【壓縮機網】一、引言
螺桿空壓機憑借效率高、運行穩定、維護簡便等優勢，廣泛應用于機械、化工、礦山、紡織等工業領域。潤滑油承擔潤滑、密封、冷卻、降噪四大功能，其工作溫度直接決定空壓機運行可靠性與使用壽命。常壓8bar的螺桿空壓機理想的排氣溫度為75–95℃：排溫過低易導致潤滑油乳化、潤滑失效；排溫過高會加速油品氧化結焦、密封件老化，甚至觸發高溫停機。
溫控閥作為無需外部能源的自力式溫控元件，依靠感溫介質熱脹冷縮實現油路自動切換，是穩定油溫的關鍵部件。當前工程應用中，溫控閥選型多依賴經驗匹配，存在通徑偏小、動作溫度不匹配、材質不適用等問題，導致控溫失效、系統壓降過大、能耗增加。因此，建立科學、規范的溫控閥選型方法，對提升螺桿空壓機運行效率、延長設備壽命具有重要工程價值。
二、螺桿空壓機溫控閥工作原理與結構類型
?。ㄒ唬┖诵墓ぷ髟?/strong>
螺桿空壓機溫控閥采用石蠟感溫包+彈簧復位的自力式結構，以油溫為驅動信號，自動調節進入冷卻器與旁通油路的潤滑油比例，實現油溫閉環控制。
以分流型溫控閥為例進行工作過程說明。工作過程如圖1所示：
1.低溫啟動階段（＜71℃）：感溫石蠟收縮，彈簧推動閥芯關閉冷卻器油路，潤滑油經旁通直接返回主機，快速提升油溫，避免低溫高黏度導致啟動負載過大。
2.過渡調節階段（71-85℃）：石蠟受熱膨脹推動閥芯，逐步打開冷卻油路，部分潤滑油進入冷卻器降溫，冷、熱油混合后進入主機，油溫平穩上升。
3.高溫全通階段（＞85℃）：閥芯完全打開冷卻油路，全部潤滑油流經冷卻器，最大限度散熱，防止油溫超95℃，保護主機與潤滑系統。
?。ǘ┙Y構類型
分流型溫控閥：主流應用于中小型螺桿機，一進兩出結構，如圖2所示，控制進入冷卻器的流量，適配常規風冷/水冷系統。潤滑油從溫控閥的A口流入，當溫控閥內部感溫原件感知潤滑油溫度過低時（例如＜71℃），潤滑油通過溫控閥芯的中間的通道直接到達B口，潤滑油未經冷卻噴入到壓縮機主機。當溫控閥內部感溫原件感知潤滑油溫度變高時（例如＞71–＜85℃），內部的溫控閥芯慢慢打開，一部分潤滑油通過閥芯打開的環形通道到達C口，進入油冷卻器進行冷卻，一部分潤滑油仍舊通過溫控閥芯中間的環形通道到達B口，通過C口進入油冷卻器冷卻后的潤滑油與通過B口未冷卻的潤滑油混合在一起噴如入壓縮機主機。溫控閥芯環形通道開啟的大小由溫控閥芯感溫原件感知的潤滑油溫度決定，從而自適應靈活的調節噴入壓縮機主機的潤滑油溫度；當溫控閥內部感溫原件感知潤滑油的溫度過高時（例如＞85℃），內部的溫控閥芯就會全部打開，所有的潤滑油都會通過溫控閥芯中間的環形通道到達C口，經過油冷卻器冷卻后噴入壓縮機主機，從而控制螺桿空壓機的排氣溫度處于合理的區間，系統流程圖如圖3所示。
2.混流型溫控閥：多用于大型/高壓螺桿機，兩進一出結構，如圖4所示?；旌侠?、熱油流量，控溫精度更高，適配復雜油路布局；潤滑油分別從溫控閥的B、C口流入，其中經過B口的潤滑油為熱油，經過C口的潤滑是經過油冷卻器冷卻后的較冷的潤滑油。當潤滑油流入A口時，如A口處的溫控閥感溫原件感知的潤滑油溫度過低時（例如＜50℃），溫控閥芯依舊維持關閉狀態，從C口流進的經過油冷卻器冷卻的潤滑油無法進入到A口，僅有從B口進入未經冷卻的溫度較高的潤滑油，通過溫控閥芯中間的通道到達A口，噴入壓縮機主機，避免壓縮機的排氣溫度進一步降低；當A口處的潤滑油感溫原件感知的潤滑油溫度慢慢升高時（例如＞50℃-＜65℃），內部的溫控閥芯慢慢打開。此時來自C口經過油冷卻器冷卻后的潤滑油通過溫控閥閥芯的開啟的環形通道到達A口，與來自B口到達A口的潤滑油混合在一起，從而降低噴入壓縮機主機的潤滑油溫度，控制壓縮機排氣溫度不至于過快的升高。當A口處的潤滑油感溫原件感知的潤滑油溫度過升高時（例如＞65℃），內部的溫控閥芯就會全部打開，所有的潤滑油都經過油冷卻冷卻后，由C口通過全開的溫控閥芯的環形通道到達A口，避免排氣溫度超過允許的溫度，從而控制螺桿空壓機的排氣溫度處于合理的區間，系統流程圖如圖5所示。
三、溫控閥選型時需關注的核心參數
?。ㄒ唬┕Q通徑（DN）
溫控閥的通徑選擇依據螺桿壓縮機額定工況的循環潤滑油最大流量與允許壓降確定，直接影響系統流阻與換熱效率。首先需要計算出機頭的循環潤滑油量，以75kW的兩級壓縮機螺桿壓縮機為例，電機的應用服務系數約為1.1，循環潤滑油的溫差約為25℃，潤滑油帶走的熱量大約為軸功率的80%，即為75x1.1x80%=66kW。根據如下熱量方程的計算公式可以計算出循環的潤滑油量。
Qoil=qmo cpo(Td-Tso)（1）
式中：Qoil——循環潤滑油帶走的熱量，kW；
qmo——循環噴油量，kg/s；
cpo——潤滑油的比定壓熱容，kJ/kg.℃,
其數值約為：2.1kJ/kg.℃；
Tso——噴油溫度，℃；
Td——排氣溫度，℃；
根據如上的公式可以計算出75kW兩級壓縮機的循環潤滑油量約為：66/25/2.1=1.26kg/s=0.00145m3/s。通常推薦的潤滑油的管道流速為1.5-2.5m/s，取潤滑油流速為2m/s，可計算出油管路的直徑約為30mm。可以根據此直徑選擇溫控閥的通徑。
壓降要求：全開狀態下閥壓降≤0.03MPa，通徑過小會導致壓損更大從而引起供油不足、導致排氣溫度偏高、能耗上升。
?。ǘ﹦幼鳒囟?/strong>
動作溫度為溫控閥開始開啟溫度與完全開啟溫度也叫全開溫度，分流型溫控閥與混流型溫控閥對于動作溫度的選擇依據原則完全不一致。分流型溫控閥感溫包感知的溫度是來自于油氣桶底部的熱油，此熱油溫度近似等同于空壓機的排氣溫度。其開啟溫度的設定是為了保證壓縮機的排氣溫度值大于機器工作壓力狀態下的壓力露點溫度值，避免液態水從壓縮空氣當中析出，進入潤滑油當中，引起潤滑油乳化。因此分流型溫控閥的開啟溫度一般設定為額定工作壓力下壓力露點溫度+5℃，露點溫度可以根據馬格努斯經驗公式換算到工作壓力狀態下進行計算，其公式如下所示：
式中，p為空氣飽和水蒸氣壓，bar；
a為與物質相關的特性常數；
b為與物質相關的特性常數；
t為壓縮后飽和狀態下的氣體溫度，℃；
p0為與物質相關的特性常數；hPa；
根據公式（2）可以計算，螺桿壓縮機入口狀態下不同的相對濕度壓縮至8公斤時的壓力空氣露點。例如30℃，70%相對濕度進氣，壓縮至8公斤時的壓力空氣露點為66℃。如圖6所示，因此溫控閥芯的開啟溫度可設定為71℃。為避免溫控閥芯頻繁開啟與關閉，同時避免排氣溫度過高，溫控閥芯的全開溫度一般比開啟溫度大10-15℃，可設定為81-86℃。隨著機組使用壓力的升高，對應的壓縮空氣的露點溫度也會相應的升高，因此溫控閥芯的開啟溫度也需要相應的提高。例如，當工作壓力升高到16公斤時，同樣的進氣工況下壓力露點升高為81℃，如圖7所示，因此溫控閥的開啟溫度也需對應升高至86℃。
混流型溫控閥感溫包感知的溫度是噴入機頭噴油口的噴油溫度，此溫度屬于經過冷卻后的冷油溫度。根據公式（1）可知，排氣溫度與噴油溫度的差值大約為25℃，因此要想將排氣溫度控制在75℃以上，噴油溫度值需要大于或者等于50℃，因此常壓8公斤的混流型溫控閥的開啟溫度通常都設定為50℃，全開溫度取與開啟溫度15℃的溫差，可以設定為65℃。同理，隨著機組壓力的升高，壓縮空氣露點溫度升高，對應的允許的最低排氣溫度也相應升高，因此溫控閥的開啟溫度也需要提高，才能滿足使用要求。
?。ㄈ┝髁肯禂担–v/Kv）
流量系數表征閥門流通能力，選型需滿足最大油流量需求，計算公式：
·Cv=Q×(ρ/ΔP)（美標）
·Kv=Q×(1/ΔP)（國標）
式中：Q—油流量（L/min）；ρ—潤滑油密度（kg/m3）；ΔP—閥壓降（MPa）。
選型原則：計算Cv/Kv值上浮**10%–20%**余量，避免滿開度運行。
（四）壓力等級
螺桿空壓機系統工作壓力通常為0.7–1.3MPa，溫控閥公稱壓力選PN16/PN25，高壓機型選PN40及以上，確保承壓安全。
四、結論與展望
溫控閥選型是螺桿空壓機潤滑系統設計的關鍵環節，需綜合油流量、壓降、動作溫度、壓力等級等參數，遵循計算—校核—驗證的科學流程，避免經驗選型帶來的運行風險。合理選型可將排氣溫度溫穩定在75-95℃，降低能耗3%-8%，延長潤滑油與主機壽命，提升機組可靠性。
未來，隨著智能空壓系統發展，電子式溫控閥與物聯網監控結合，可實現油溫遠程調節、故障預警與自適應控制，進一步提升溫控精度與運維效率。溫控閥選型將向標準化、智能化、定制化方向發展，更好適配不同工況與節能需求。
參考文獻
[1]壓縮機設計手冊。機械工業出版社，2020.
[2]螺桿式空氣壓縮機維護與故障診斷?；瘜W工業出版社，2021.
[3]自力式溫控閥選型規范.GB/T 12241-2019.
[4]袁冬冬。溫控閥結構、工作原理及工程應用研究。電力科技與環保，2025.
[5]螺桿空壓機潤滑油系統設計與優化。流體機械，2022.
作者簡介
周艷輝(1984-)，男，高級工程師，佛山市誠仁科技有限公司總經理，主要從事固定式螺桿空氣壓縮機、螺桿真空泵、制冷螺桿壓縮機、螺桿冷水機組及柴驅移動式螺桿壓縮機的設計研究、產品開發、技術管理及團隊培養、技術咨詢、技術培訓及應用支持工作。
【壓縮機網】一、引言
螺桿空壓機憑借效率高、運行穩定、維護簡便等優勢，廣泛應用于機械、化工、礦山、紡織等工業領域。潤滑油承擔潤滑、密封、冷卻、降噪四大功能，其工作溫度直接決定空壓機運行可靠性與使用壽命。常壓8bar的螺桿空壓機理想的排氣溫度為75–95℃：排溫過低易導致潤滑油乳化、潤滑失效；排溫過高會加速油品氧化結焦、密封件老化，甚至觸發高溫停機。
溫控閥作為無需外部能源的自力式溫控元件，依靠感溫介質熱脹冷縮實現油路自動切換，是穩定油溫的關鍵部件。當前工程應用中，溫控閥選型多依賴經驗匹配，存在通徑偏小、動作溫度不匹配、材質不適用等問題，導致控溫失效、系統壓降過大、能耗增加。因此，建立科學、規范的溫控閥選型方法，對提升螺桿空壓機運行效率、延長設備壽命具有重要工程價值。
二、螺桿空壓機溫控閥工作原理與結構類型
?。ㄒ唬┖诵墓ぷ髟?/strong>
螺桿空壓機溫控閥采用石蠟感溫包+彈簧復位的自力式結構，以油溫為驅動信號，自動調節進入冷卻器與旁通油路的潤滑油比例，實現油溫閉環控制。
以分流型溫控閥為例進行工作過程說明。工作過程如圖1所示：
1.低溫啟動階段（＜71℃）：感溫石蠟收縮，彈簧推動閥芯關閉冷卻器油路，潤滑油經旁通直接返回主機，快速提升油溫，避免低溫高黏度導致啟動負載過大。
2.過渡調節階段（71-85℃）：石蠟受熱膨脹推動閥芯，逐步打開冷卻油路，部分潤滑油進入冷卻器降溫，冷、熱油混合后進入主機，油溫平穩上升。
3.高溫全通階段（＞85℃）：閥芯完全打開冷卻油路，全部潤滑油流經冷卻器，最大限度散熱，防止油溫超95℃，保護主機與潤滑系統。
?。ǘ┙Y構類型
分流型溫控閥：主流應用于中小型螺桿機，一進兩出結構，如圖2所示，控制進入冷卻器的流量，適配常規風冷/水冷系統。潤滑油從溫控閥的A口流入，當溫控閥內部感溫原件感知潤滑油溫度過低時（例如＜71℃），潤滑油通過溫控閥芯的中間的通道直接到達B口，潤滑油未經冷卻噴入到壓縮機主機。當溫控閥內部感溫原件感知潤滑油溫度變高時（例如＞71–＜85℃），內部的溫控閥芯慢慢打開，一部分潤滑油通過閥芯打開的環形通道到達C口，進入油冷卻器進行冷卻，一部分潤滑油仍舊通過溫控閥芯中間的環形通道到達B口，通過C口進入油冷卻器冷卻后的潤滑油與通過B口未冷卻的潤滑油混合在一起噴如入壓縮機主機。溫控閥芯環形通道開啟的大小由溫控閥芯感溫原件感知的潤滑油溫度決定，從而自適應靈活的調節噴入壓縮機主機的潤滑油溫度；當溫控閥內部感溫原件感知潤滑油的溫度過高時（例如＞85℃），內部的溫控閥芯就會全部打開，所有的潤滑油都會通過溫控閥芯中間的環形通道到達C口，經過油冷卻器冷卻后噴入壓縮機主機，從而控制螺桿空壓機的排氣溫度處于合理的區間，系統流程圖如圖3所示。
2.混流型溫控閥：多用于大型/高壓螺桿機，兩進一出結構，如圖4所示?；旌侠?、熱油流量，控溫精度更高，適配復雜油路布局；潤滑油分別從溫控閥的B、C口流入，其中經過B口的潤滑油為熱油，經過C口的潤滑是經過油冷卻器冷卻后的較冷的潤滑油。當潤滑油流入A口時，如A口處的溫控閥感溫原件感知的潤滑油溫度過低時（例如＜50℃），溫控閥芯依舊維持關閉狀態，從C口流進的經過油冷卻器冷卻的潤滑油無法進入到A口，僅有從B口進入未經冷卻的溫度較高的潤滑油，通過溫控閥芯中間的通道到達A口，噴入壓縮機主機，避免壓縮機的排氣溫度進一步降低；當A口處的潤滑油感溫原件感知的潤滑油溫度慢慢升高時（例如＞50℃-＜65℃），內部的溫控閥芯慢慢打開。此時來自C口經過油冷卻器冷卻后的潤滑油通過溫控閥閥芯的開啟的環形通道到達A口，與來自B口到達A口的潤滑油混合在一起，從而降低噴入壓縮機主機的潤滑油溫度，控制壓縮機排氣溫度不至于過快的升高。當A口處的潤滑油感溫原件感知的潤滑油溫度過升高時（例如＞65℃），內部的溫控閥芯就會全部打開，所有的潤滑油都經過油冷卻冷卻后，由C口通過全開的溫控閥芯的環形通道到達A口，避免排氣溫度超過允許的溫度，從而控制螺桿空壓機的排氣溫度處于合理的區間，系統流程圖如圖5所示。
三、溫控閥選型時需關注的核心參數
?。ㄒ唬┕Q通徑（DN）
溫控閥的通徑選擇依據螺桿壓縮機額定工況的循環潤滑油最大流量與允許壓降確定，直接影響系統流阻與換熱效率。首先需要計算出機頭的循環潤滑油量，以75kW的兩級壓縮機螺桿壓縮機為例，電機的應用服務系數約為1.1，循環潤滑油的溫差約為25℃，潤滑油帶走的熱量大約為軸功率的80%，即為75x1.1x80%=66kW。根據如下熱量方程的計算公式可以計算出循環的潤滑油量。
Qoil=qmo cpo(Td-Tso)（1）
式中：Qoil——循環潤滑油帶走的熱量，kW；
qmo——循環噴油量，kg/s；
cpo——潤滑油的比定壓熱容，kJ/kg.℃,
其數值約為：2.1kJ/kg.℃；
Tso——噴油溫度，℃；
Td——排氣溫度，℃；
根據如上的公式可以計算出75kW兩級壓縮機的循環潤滑油量約為：66/25/2.1=1.26kg/s=0.00145m3/s。通常推薦的潤滑油的管道流速為1.5-2.5m/s，取潤滑油流速為2m/s，可計算出油管路的直徑約為30mm。可以根據此直徑選擇溫控閥的通徑。
壓降要求：全開狀態下閥壓降≤0.03MPa，通徑過小會導致壓損更大從而引起供油不足、導致排氣溫度偏高、能耗上升。
?。ǘ﹦幼鳒囟?/strong>
動作溫度為溫控閥開始開啟溫度與完全開啟溫度也叫全開溫度，分流型溫控閥與混流型溫控閥對于動作溫度的選擇依據原則完全不一致。分流型溫控閥感溫包感知的溫度是來自于油氣桶底部的熱油，此熱油溫度近似等同于空壓機的排氣溫度。其開啟溫度的設定是為了保證壓縮機的排氣溫度值大于機器工作壓力狀態下的壓力露點溫度值，避免液態水從壓縮空氣當中析出，進入潤滑油當中，引起潤滑油乳化。因此分流型溫控閥的開啟溫度一般設定為額定工作壓力下壓力露點溫度+5℃，露點溫度可以根據馬格努斯經驗公式換算到工作壓力狀態下進行計算，其公式如下所示：
式中，p為空氣飽和水蒸氣壓，bar；
a為與物質相關的特性常數；
b為與物質相關的特性常數；
t為壓縮后飽和狀態下的氣體溫度，℃；
p0為與物質相關的特性常數；hPa；
根據公式（2）可以計算，螺桿壓縮機入口狀態下不同的相對濕度壓縮至8公斤時的壓力空氣露點。例如30℃，70%相對濕度進氣，壓縮至8公斤時的壓力空氣露點為66℃。如圖6所示，因此溫控閥芯的開啟溫度可設定為71℃。為避免溫控閥芯頻繁開啟與關閉，同時避免排氣溫度過高，溫控閥芯的全開溫度一般比開啟溫度大10-15℃，可設定為81-86℃。隨著機組使用壓力的升高，對應的壓縮空氣的露點溫度也會相應的升高，因此溫控閥芯的開啟溫度也需要相應的提高。例如，當工作壓力升高到16公斤時，同樣的進氣工況下壓力露點升高為81℃，如圖7所示，因此溫控閥的開啟溫度也需對應升高至86℃。
混流型溫控閥感溫包感知的溫度是噴入機頭噴油口的噴油溫度，此溫度屬于經過冷卻后的冷油溫度。根據公式（1）可知，排氣溫度與噴油溫度的差值大約為25℃，因此要想將排氣溫度控制在75℃以上，噴油溫度值需要大于或者等于50℃，因此常壓8公斤的混流型溫控閥的開啟溫度通常都設定為50℃，全開溫度取與開啟溫度15℃的溫差，可以設定為65℃。同理，隨著機組壓力的升高，壓縮空氣露點溫度升高，對應的允許的最低排氣溫度也相應升高，因此溫控閥的開啟溫度也需要提高，才能滿足使用要求。
?。ㄈ┝髁肯禂担–v/Kv）
流量系數表征閥門流通能力，選型需滿足最大油流量需求，計算公式：
·Cv=Q×(ρ/ΔP)（美標）
·Kv=Q×(1/ΔP)（國標）
式中：Q—油流量（L/min）；ρ—潤滑油密度（kg/m3）；ΔP—閥壓降（MPa）。
選型原則：計算Cv/Kv值上浮**10%–20%**余量，避免滿開度運行。
（四）壓力等級
螺桿空壓機系統工作壓力通常為0.7–1.3MPa，溫控閥公稱壓力選PN16/PN25，高壓機型選PN40及以上，確保承壓安全。
四、結論與展望
溫控閥選型是螺桿空壓機潤滑系統設計的關鍵環節，需綜合油流量、壓降、動作溫度、壓力等級等參數，遵循計算—校核—驗證的科學流程，避免經驗選型帶來的運行風險。合理選型可將排氣溫度溫穩定在75-95℃，降低能耗3%-8%，延長潤滑油與主機壽命，提升機組可靠性。
未來，隨著智能空壓系統發展，電子式溫控閥與物聯網監控結合，可實現油溫遠程調節、故障預警與自適應控制，進一步提升溫控精度與運維效率。溫控閥選型將向標準化、智能化、定制化方向發展，更好適配不同工況與節能需求。
參考文獻
[1]壓縮機設計手冊。機械工業出版社，2020.
[2]螺桿式空氣壓縮機維護與故障診斷?；瘜W工業出版社，2021.
[3]自力式溫控閥選型規范.GB/T 12241-2019.
[4]袁冬冬。溫控閥結構、工作原理及工程應用研究。電力科技與環保，2025.
[5]螺桿空壓機潤滑油系統設計與優化。流體機械，2022.
作者簡介
周艷輝(1984-)，男，高級工程師，佛山市誠仁科技有限公司總經理，主要從事固定式螺桿空氣壓縮機、螺桿真空泵、制冷螺桿壓縮機、螺桿冷水機組及柴驅移動式螺桿壓縮機的設計研究、產品開發、技術管理及團隊培養、技術咨詢、技術培訓及應用支持工作。
網友評論
條評論
最新評論