潤滑油系統是冷水機組正常運行不可缺少的部分，它為機組的運動部件提供潤滑和冷卻條件，離心式、螺桿式和部分活塞式冷水機組還需要利用潤滑油來控制能量調節裝置或抽氣回收裝置。從各種冷水機組潤滑系統的組成特點看，除活塞式機組將潤滑油貯存在壓縮機曲軸箱內依附于制冷系統外，離心式和螺桿式機組都有獨立的潤滑油系統，有自己的油貯存器，還有專門用于降低油溫的油冷卻器。
（1）油壓差
油壓差是潤滑油在油泵的驅動下，在油系統管道中流到各工作部位所需克服流動阻力的保障。沒有足夠的油壓差，就不能保證系統有足夠的潤滑和冷卻油量以及驅動能量調節裝置時所需要的動力。所以，機組油系統的油壓差必須保證在合理的范圍，以便于機組運動部件得到充分潤滑和冷卻，靈活地操縱能量調節裝置。
（2）油溫
油溫即機組工作時潤滑油的溫度。油溫的高低對潤滑油粘度會產生重要影響。油溫太低則油粘度增大，流動性降低，不易形成均勻的油膜，難以達到預期的潤滑效果，而且還會引起油的流動速度降低，使潤滑量減少，油泵的功耗增大；如油溫太高，油粘度就會下降，油膜不易達到一定的厚度，使運動部件難以承受必需的工作壓力，造成潤滑狀況惡化，易造成運動部件磨損。因此，合理的潤滑油溫度對各種型式的冷水機組來說都十分必要。
此外，油溫對潤滑油中制冷劑溶入量的影響也是不可忽視的。在壓力一定的情況下，潤滑油對制冷劑的溶解度隨油溫的上升而減少，保持一定的油溫可以減少潤滑油中制冷劑的含量，對壓縮機安全、順利地啟動有良好作用。因此，冷水機組啟動操作規程通常規定，在機組啟動前必須對機組中的潤滑油進行不少于24h的加熱，有的冷水機組（特別是R11離心式冷水機組）甚至在停機不使用的時間里，對潤滑油的加熱也不能停止。
（3）油位高度
油位高度是指潤滑油在油貯存容器中的液面高度。各種冷水機組的貯油容器均設置有油位顯示裝置，一般規定貯油容器內的油位高度應位于視鏡中央水平線上下5mm。規定油位高度的目的是為了保證油泵在工作時，形成油循環所需要的油量足夠。油位過低易造成油泵失油，從而引起運行故障或損壞事故。因此，必須在油位過低時及時向潤滑系統內補充相同牌號的潤滑油，使油箱內的油位高度達到規定的高度。
