Chất lượng bôi trơn của ổ lăn trong máy nén lạnh khi có sự ảnh hưởng của môi chất lạnh Leave a comment

Tìm hiểu cách môi chất lạnh ảnh hưởng đến dầu bôi trơn trong máy nén lạnh, cơ chế suy giảm màng dầu, nguy cơ hư hỏng ổ lăn và các giải pháp tối ưu hóa hiệu suất theo nghiên cứu của SKF.

1. Giới thiệu

Máy nén lạnh (refrigerant compressor) là trái tim của các hệ thống điều hòa không khí, làm lạnh công nghiệp và bơm nhiệt. Trong đó, ổ lăn của máy nén phải làm việc trong điều kiện cực kỳ khắt khe:

• Nhiệt độ thấp và dao động liên tục

• Áp suất làm việc cao

• Tốc độ quay lớn

• Môi trường có chứa môi chất lạnh (refrigerant)

Một trong những thách thức quan trọng nhất là đảm bảo chất lượng bôi trơn khi dầu bôi trơn bị hóa loãng bởi môi chất lạnh. Nghiên cứu của SKF chỉ ra rằng chỉ cần một lượng nhỏ môi chất lạnh hòa tan cũng có thể làm giảm đáng kể độ nhớt của dầu – yếu tố quyết định khả năng hình thành màng dầu bảo vệ ổ lăn.

Hình 1: Sơ đồ hoạt động của máy nén lạnh và ổ lăn.

⚙️ 2. Dầu bôi trơn trong máy nén lạnh bị ảnh hưởng như thế nào?

Dầu bôi trơn trong máy nén luôn tiếp xúc trực tiếp với môi chất lạnh như:

• R134a

• R1234yf

• R410A

• CO₂ (R744)

• Hydrocarbon (R600a, R290)

Khi môi chất lạnh hòa tan vào dầu, các hiện tượng sau xảy ra:

2.1. Giảm độ nhớt dầu (Viscosity Drop)

Môi chất lạnh làm dầu loãng nhanh chóng, dẫn tới:

• Màng dầu mỏng hơn

• Tăng ma sát kim loại – kim loại

• Tăng thời gian khởi động nguội khó khăn

2.2. Giảm khả năng hình thành màng EHL (Elastohydrodynamic Lubrication)

Ở các ổ lăn tốc độ cao, việc duy trì màng EHL là yếu tố sống còn.
Khi dầu loãng → chiều dày màng (film thickness) giảm → ổ lăn tiến gần điều kiện bôi trơn giới hạn (boundary lubrication).

2.3. Tăng hao mòn và biến dạng bề mặt

SKF ghi nhận các dạng hư hỏng phổ biến:

• Micro-pitting

• Wear polishing

• Smearing

• Bong tróc (spalling)

Hình 2: Biểu đồ độ nhớt giảm theo phần trăm môi chất lạnh hòa tan.

3. Nghiên cứu của SKF: Đo lường chất lượng bôi trơn khi có môi chất lạnh

SKF đã thực hiện đo đạc chi tiết bằng:

• Máy đo độ nhớt áp suất cao

• Mô phỏng EHL

• Thử nghiệm tiếp xúc lăn thực tế

• Mô hình hóa FVA và CFD

• Kiểm tra giải hấp thụ (Desorption profiling)

3.1. Kết quả chính

✔ Dầu POE và PAG khi hòa tan 10–20% môi chất lạnh có thể giảm 30–60% độ nhớt.
✔ Màng dầu EHL giảm đến 70% tùy loại dầu và môi chất.
✔ Một số môi chất như CO₂ có tốc độ hòa tan cực nhanh → giảm độ nhớt tức thì.
✔ Ổ lăn vùng tốc độ cao (như trục máy nén) chịu ảnh hưởng nặng nhất.

Hình 3: Mô phỏng màng dầu EHL trong điều kiện có và không có môi chất lạnh.

4. Tối ưu hóa bôi trơn ổ lăn trong máy nén lạnh

SKF đưa ra nhiều giải pháp giúp doanh nghiệp và kỹ sư cải thiện hiệu suất máy nén.

4.1. Chọn dầu có độ hòa tan thấp với môi chất lạnh

• PAG hoặc POE có thể được tinh chỉnh để hạn chế hòa tan.

• Dầu có cấu trúc phân tử lớn cho màng dầu ổn định hơn.

4.2. Tăng độ nhớt danh nghĩa của dầu (base viscosity)

Để bù lại sự giảm nhớt khi hòa tan môi chất.

4.3. Thiết kế ổ lăn tối ưu (SKF)

• Lăn – tiếp xúc EHL được tối ưu

• Màng dầu hình thành nhanh hơn

• Giảm nhiệt ma sát

4.4. Quản lý nhiệt độ vận hành

Nhiệt độ cao hơn → môi chất bay hơi tốt hơn → dầu loãng ít hơn.

4.5. Ngăn hiện tượng giọt lạnh (cold droplets)

Khi môi chất lạnh lỏng rơi xuống ổ lăn → làm dầu loãng cục bộ → gây mòn nhanh.

SKF khuyến nghị:

• tối ưu đường hồi dầu

• kiểm soát điểm ngưng tụ

• tách lỏng trước khi vào vùng ổ lăn

Hình 4: Sơ đồ hiện tượng “cold-droplet dilution” gây hỏng ổ lăn.

5. Ứng dụng thực tế: Điều hòa – bơm nhiệt – làm lạnh công nghiệp

Nghiên cứu được áp dụng cho:

• Máy nén rotary

• Máy nén scroll

• Máy nén piston

• Máy nén trục vít

• Điều hòa ô tô

• Hệ thống HVAC công nghiệp

• Hệ thống lạnh CO₂

Một số tác động hiệu suất:

• Giảm COP khi bôi trơn kém

• Tăng tiêu thụ điện

• Tăng nhiệt độ đầu nén

• Rút ngắn tuổi thọ ổ lăn từ 30–70%

6. Kết luận

Chất lượng bôi trơn trong máy nén lạnh bị tác động rất mạnh bởi mức độ hòa tan của môi chất lạnh vào dầu. Qua nghiên cứu của SKF, có thể thấy:

• Chỉ một lượng nhỏ môi chất cũng có thể giảm đáng kể độ nhớt.

• Đây là nguyên nhân chính gây suy giảm màng dầu và hư hỏng ổ lăn.

• Việc chọn đúng dầu, tối ưu thiết kế ổ lăn và kiểm soát nhiệt độ là chìa khóa nâng cao tuổi thọ máy nén.

Nắm được các cơ chế này giúp doanh nghiệp:

• Giảm chi phí bảo trì

• Tăng độ bền và hiệu suất máy nén

• Đảm bảo vận hành ổn định, liên tục

Ứng dụng SKF Authenticate Có hai cách để kiểm tra tính xác thực bằng ứng dụng SKF Authenticate, Đối với một số sản phẩm, có mã DMC được đánh dấu trên bao bì hoặc sản phẩm. Sử dụng nút ‘Quét mã’ để quét DMC bằng máy ảnh. Phản hồi tức thì sẽ được hiển thị trên màn hình cho biết nếu mã hợp lệ hoặc nếu cần điều tra thêm bằng tính năng ‘Xác minh Sản phẩm’ Gửi ảnh của sản phẩm nghi ngờ bằng cách sử dụng nút ‘Xác minh Sản phẩm’. Làm theo hướng dẫn về cách chụp ảnh bao bì và sản phẩm cũng như tự động gửi yêu cầu, tất cả gói gọn trong một quy trình. Các chuyên gia phụ trách của SKF sẽ kiểm tra thông tin, xác minh xem sản phẩm là sản phẩm chính hãng hay bị làm giả và sẽ báo cho quý vị biết Tải xuống ứng dụng SKF Authenticate NGAY BÂY GIỜ trên App Store hoặc Google Play miễn phí bằng cách nhấp vào liên kết có liên quan hoặc quét mã dưới đây. Tải xuống trên Apple App store /Nhận trên Google Play