【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、引言
螺桿空壓機(jī)憑借效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、礦山、紡織等工業(yè)領(lǐng)域。潤(rùn)滑油承擔(dān)潤(rùn)滑、密封、冷卻、降噪四大功能，其工作溫度直接決定空壓機(jī)運(yùn)行可靠性與使用壽命。常壓8bar的螺桿空壓機(jī)理想的排氣溫度為75–95℃：排溫過(guò)低易導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化、潤(rùn)滑失效；排溫過(guò)高會(huì)加速油品氧化結(jié)焦、密封件老化，甚至觸發(fā)高溫停機(jī)。
溫控閥作為無(wú)需外部能源的自力式溫控元件，依靠感溫介質(zhì)熱脹冷縮實(shí)現(xiàn)油路自動(dòng)切換，是穩(wěn)定油溫的關(guān)鍵部件。當(dāng)前工程應(yīng)用中，溫控閥選型多依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)匹配，存在通徑偏小、動(dòng)作溫度不匹配、材質(zhì)不適用等問(wèn)題，導(dǎo)致控溫失效、系統(tǒng)壓降過(guò)大、能耗增加。因此，建立科學(xué)、規(guī)范的溫控閥選型方法，對(duì)提升螺桿空壓機(jī)運(yùn)行效率、延長(zhǎng)設(shè)備壽命具有重要工程價(jià)值。
二、螺桿空壓機(jī)溫控閥工作原理與結(jié)構(gòu)類(lèi)型
（一）核心工作原理
螺桿空壓機(jī)溫控閥采用石蠟感溫包+彈簧復(fù)位的自力式結(jié)構(gòu)，以油溫為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入冷卻器與旁通油路的潤(rùn)滑油比例，實(shí)現(xiàn)油溫閉環(huán)控制。
以分流型溫控閥為例進(jìn)行工作過(guò)程說(shuō)明。工作過(guò)程如圖1所示：
1.低溫啟動(dòng)階段（＜71℃）：感溫石蠟收縮，彈簧推動(dòng)閥芯關(guān)閉冷卻器油路，潤(rùn)滑油經(jīng)旁通直接返回主機(jī)，快速提升油溫，避免低溫高黏度導(dǎo)致啟動(dòng)負(fù)載過(guò)大。
2.過(guò)渡調(diào)節(jié)階段（71-85℃）：石蠟受熱膨脹推動(dòng)閥芯，逐步打開(kāi)冷卻油路，部分潤(rùn)滑油進(jìn)入冷卻器降溫，冷、熱油混合后進(jìn)入主機(jī)，油溫平穩(wěn)上升。
3.高溫全通階段（＞85℃）：閥芯完全打開(kāi)冷卻油路，全部潤(rùn)滑油流經(jīng)冷卻器，最大限度散熱，防止油溫超95℃，保護(hù)主機(jī)與潤(rùn)滑系統(tǒng)。
（二）結(jié)構(gòu)類(lèi)型
分流型溫控閥：主流應(yīng)用于中小型螺桿機(jī)，一進(jìn)兩出結(jié)構(gòu)，如圖2所示，控制進(jìn)入冷卻器的流量，適配常規(guī)風(fēng)冷/水冷系統(tǒng)。潤(rùn)滑油從溫控閥的A口流入，當(dāng)溫控閥內(nèi)部感溫原件感知潤(rùn)滑油溫度過(guò)低時(shí)（例如＜71℃），潤(rùn)滑油通過(guò)溫控閥芯的中間的通道直接到達(dá)B口，潤(rùn)滑油未經(jīng)冷卻噴入到壓縮機(jī)主機(jī)。當(dāng)溫控閥內(nèi)部感溫原件感知潤(rùn)滑油溫度變高時(shí)（例如＞71–＜85℃），內(nèi)部的溫控閥芯慢慢打開(kāi)，一部分潤(rùn)滑油通過(guò)閥芯打開(kāi)的環(huán)形通道到達(dá)C口，進(jìn)入油冷卻器進(jìn)行冷卻，一部分潤(rùn)滑油仍舊通過(guò)溫控閥芯中間的環(huán)形通道到達(dá)B口，通過(guò)C口進(jìn)入油冷卻器冷卻后的潤(rùn)滑油與通過(guò)B口未冷卻的潤(rùn)滑油混合在一起噴如入壓縮機(jī)主機(jī)。溫控閥芯環(huán)形通道開(kāi)啟的大小由溫控閥芯感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度決定，從而自適應(yīng)靈活的調(diào)節(jié)噴入壓縮機(jī)主機(jī)的潤(rùn)滑油溫度；當(dāng)溫控閥內(nèi)部感溫原件感知潤(rùn)滑油的溫度過(guò)高時(shí)（例如＞85℃），內(nèi)部的溫控閥芯就會(huì)全部打開(kāi)，所有的潤(rùn)滑油都會(huì)通過(guò)溫控閥芯中間的環(huán)形通道到達(dá)C口，經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻后噴入壓縮機(jī)主機(jī)，從而控制螺桿空壓機(jī)的排氣溫度處于合理的區(qū)間，系統(tǒng)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(jī)，兩進(jìn)一出結(jié)構(gòu)，如圖4所示。混合冷、熱油流量，控溫精度更高，適配復(fù)雜油路布局；潤(rùn)滑油分別從溫控閥的B、C口流入，其中經(jīng)過(guò)B口的潤(rùn)滑油為熱油，經(jīng)過(guò)C口的潤(rùn)滑是經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻后的較冷的潤(rùn)滑油。當(dāng)潤(rùn)滑油流入A口時(shí)，如A口處的溫控閥感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度過(guò)低時(shí)（例如＜50℃），溫控閥芯依舊維持關(guān)閉狀態(tài)，從C口流進(jìn)的經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻的潤(rùn)滑油無(wú)法進(jìn)入到A口，僅有從B口進(jìn)入未經(jīng)冷卻的溫度較高的潤(rùn)滑油，通過(guò)溫控閥芯中間的通道到達(dá)A口，噴入壓縮機(jī)主機(jī)，避免壓縮機(jī)的排氣溫度進(jìn)一步降低；當(dāng)A口處的潤(rùn)滑油感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度慢慢升高時(shí)（例如＞50℃-＜65℃），內(nèi)部的溫控閥芯慢慢打開(kāi)。此時(shí)來(lái)自C口經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻后的潤(rùn)滑油通過(guò)溫控閥閥芯的開(kāi)啟的環(huán)形通道到達(dá)A口，與來(lái)自B口到達(dá)A口的潤(rùn)滑油混合在一起，從而降低噴入壓縮機(jī)主機(jī)的潤(rùn)滑油溫度，控制壓縮機(jī)排氣溫度不至于過(guò)快的升高。當(dāng)A口處的潤(rùn)滑油感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度過(guò)升高時(shí)（例如＞65℃），內(nèi)部的溫控閥芯就會(huì)全部打開(kāi)，所有的潤(rùn)滑油都經(jīng)過(guò)油冷卻冷卻后，由C口通過(guò)全開(kāi)的溫控閥芯的環(huán)形通道到達(dá)A口，避免排氣溫度超過(guò)允許的溫度，從而控制螺桿空壓機(jī)的排氣溫度處于合理的區(qū)間，系統(tǒng)流程圖如圖5所示。
三、溫控閥選型時(shí)需關(guān)注的核心參數(shù)
（一）公稱(chēng)通徑（DN）
溫控閥的通徑選擇依據(jù)螺桿壓縮機(jī)額定工況的循環(huán)潤(rùn)滑油最大流量與允許壓降確定，直接影響系統(tǒng)流阻與換熱效率。首先需要計(jì)算出機(jī)頭的循環(huán)潤(rùn)滑油量，以75kW的兩級(jí)壓縮機(jī)螺桿壓縮機(jī)為例，電機(jī)的應(yīng)用服務(wù)系數(shù)約為1.1，循環(huán)潤(rùn)滑油的溫差約為25℃，潤(rùn)滑油帶走的熱量大約為軸功率的80%，即為75x1.1x80%=66kW。根據(jù)如下熱量方程的計(jì)算公式可以計(jì)算出循環(huán)的潤(rùn)滑油量。
Qoil=qmo cpo(Td-Tso)（1）
式中：Qoil——循環(huán)潤(rùn)滑油帶走的熱量，kW；
qmo——循環(huán)噴油量，kg/s；
cpo——潤(rùn)滑油的比定壓熱容，kJ/kg.℃,
其數(shù)值約為：2.1kJ/kg.℃；
Tso——噴油溫度，℃；
Td——排氣溫度，℃；
根據(jù)如上的公式可以計(jì)算出75kW兩級(jí)壓縮機(jī)的循環(huán)潤(rùn)滑油量約為：66/25/2.1=1.26kg/s=0.00145m3/s。通常推薦的潤(rùn)滑油的管道流速為1.5-2.5m/s，取潤(rùn)滑油流速為2m/s，可計(jì)算出油管路的直徑約為30mm。可以根據(jù)此直徑選擇溫控閥的通徑。
壓降要求：全開(kāi)狀態(tài)下閥壓降≤0.03MPa，通徑過(guò)小會(huì)導(dǎo)致壓損更大從而引起供油不足、導(dǎo)致排氣溫度偏高、能耗上升。
（二）動(dòng)作溫度
動(dòng)作溫度為溫控閥開(kāi)始開(kāi)啟溫度與完全開(kāi)啟溫度也叫全開(kāi)溫度，分流型溫控閥與混流型溫控閥對(duì)于動(dòng)作溫度的選擇依據(jù)原則完全不一致。分流型溫控閥感溫包感知的溫度是來(lái)自于油氣桶底部的熱油，此熱油溫度近似等同于空壓機(jī)的排氣溫度。其開(kāi)啟溫度的設(shè)定是為了保證壓縮機(jī)的排氣溫度值大于機(jī)器工作壓力狀態(tài)下的壓力露點(diǎn)溫度值，避免液態(tài)水從壓縮空氣當(dāng)中析出，進(jìn)入潤(rùn)滑油當(dāng)中，引起潤(rùn)滑油乳化。因此分流型溫控閥的開(kāi)啟溫度一般設(shè)定為額定工作壓力下壓力露點(diǎn)溫度+5℃，露點(diǎn)溫度可以根據(jù)馬格努斯經(jīng)驗(yàn)公式換算到工作壓力狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)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(zhì)相關(guān)的特性常數(shù)；
b為與物質(zhì)相關(guān)的特性常數(shù)；
t為壓縮后飽和狀態(tài)下的氣體溫度，℃；
p0為與物質(zhì)相關(guān)的特性常數(shù)；hPa；
根據(jù)公式（2）可以計(jì)算，螺桿壓縮機(jī)入口狀態(tài)下不同的相對(duì)濕度壓縮至8公斤時(shí)的壓力空氣露點(diǎn)。例如30℃，70%相對(duì)濕度進(jìn)氣，壓縮至8公斤時(shí)的壓力空氣露點(diǎn)為66℃。如圖6所示，因此溫控閥芯的開(kāi)啟溫度可設(shè)定為71℃。為避免溫控閥芯頻繁開(kāi)啟與關(guān)閉，同時(shí)避免排氣溫度過(guò)高，溫控閥芯的全開(kāi)溫度一般比開(kāi)啟溫度大10-15℃，可設(shè)定為81-86℃。隨著機(jī)組使用壓力的升高，對(duì)應(yīng)的壓縮空氣的露點(diǎn)溫度也會(huì)相應(yīng)的升高，因此溫控閥芯的開(kāi)啟溫度也需要相應(yīng)的提高。例如，當(dāng)工作壓力升高到16公斤時(shí)，同樣的進(jìn)氣工況下壓力露點(diǎn)升高為81℃，如圖7所示，因此溫控閥的開(kāi)啟溫度也需對(duì)應(yīng)升高至86℃。
混流型溫控閥感溫包感知的溫度是噴入機(jī)頭噴油口的噴油溫度，此溫度屬于經(jīng)過(guò)冷卻后的冷油溫度。根據(jù)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(kāi)啟溫度通常都設(shè)定為50℃，全開(kāi)溫度取與開(kāi)啟溫度15℃的溫差，可以設(shè)定為65℃。同理，隨著機(jī)組壓力的升高，壓縮空氣露點(diǎn)溫度升高，對(duì)應(yīng)的允許的最低排氣溫度也相應(yīng)升高，因此溫控閥的開(kāi)啟溫度也需要提高，才能滿(mǎn)足使用要求。
（三）流量系數(shù)（Cv/Kv）
流量系數(shù)表征閥門(mén)流通能力，選型需滿(mǎn)足最大油流量需求，計(jì)算公式：
·Cv=Q×(ρ/ΔP)（美標(biāo)）
·Kv=Q×(1/ΔP)（國(guó)標(biāo)）
式中：Q—油流量（L/min）；ρ—潤(rùn)滑油密度（kg/m3）；ΔP—閥壓降（MPa）。
選型原則：計(jì)算Cv/Kv值上浮**10%–20%**余量，避免滿(mǎn)開(kāi)度運(yùn)行。
（四）壓力等級(jí)
螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)工作壓力通常為0.7–1.3MPa，溫控閥公稱(chēng)壓力選PN16/PN25，高壓機(jī)型選PN40及以上，確保承壓安全。
四、結(jié)論與展望
溫控閥選型是螺桿空壓機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需綜合油流量、壓降、動(dòng)作溫度、壓力等級(jí)等參數(shù)，遵循計(jì)算—校核—驗(yàn)證的科學(xué)流程，避免經(jīng)驗(yàn)選型帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。合理選型可將排氣溫度溫穩(wěn)定在75-95℃，降低能耗3%-8%，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油與主機(jī)壽命，提升機(jī)組可靠性。
未來(lái)，隨著智能空壓系統(tǒng)發(fā)展，電子式溫控閥與物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)油溫遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、故障預(yù)警與自適應(yīng)控制，進(jìn)一步提升溫控精度與運(yùn)維效率。溫控閥選型將向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、定制化方向發(fā)展，更好適配不同工況與節(jié)能需求。
參考文獻(xiàn)
[1]壓縮機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，2020.
[2]螺桿式空氣壓縮機(jī)維護(hù)與故障診斷。化學(xué)工業(yè)出版社，2021.
[3]自力式溫控閥選型規(guī)范.GB/T 12241-2019.
[4]袁冬冬。溫控閥結(jié)構(gòu)、工作原理及工程應(yīng)用研究。電力科技與環(huán)保，2025.
[5]螺桿空壓機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。流體機(jī)械，2022.
作者簡(jiǎn)介
周艷輝(1984-)，男，高級(jí)工程師，佛山市誠(chéng)仁科技有限公司總經(jīng)理，主要從事固定式螺桿空氣壓縮機(jī)、螺桿真空泵、制冷螺桿壓縮機(jī)、螺桿冷水機(jī)組及柴驅(qū)移動(dòng)式螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、技術(shù)管理及團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)、技術(shù)咨詢(xún)、技術(shù)培訓(xùn)及應(yīng)用支持工作。
【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、引言
螺桿空壓機(jī)憑借效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、礦山、紡織等工業(yè)領(lǐng)域。潤(rùn)滑油承擔(dān)潤(rùn)滑、密封、冷卻、降噪四大功能，其工作溫度直接決定空壓機(jī)運(yùn)行可靠性與使用壽命。常壓8bar的螺桿空壓機(jī)理想的排氣溫度為75–95℃：排溫過(guò)低易導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化、潤(rùn)滑失效；排溫過(guò)高會(huì)加速油品氧化結(jié)焦、密封件老化，甚至觸發(fā)高溫停機(jī)。
溫控閥作為無(wú)需外部能源的自力式溫控元件，依靠感溫介質(zhì)熱脹冷縮實(shí)現(xiàn)油路自動(dòng)切換，是穩(wěn)定油溫的關(guān)鍵部件。當(dāng)前工程應(yīng)用中，溫控閥選型多依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)匹配，存在通徑偏小、動(dòng)作溫度不匹配、材質(zhì)不適用等問(wèn)題，導(dǎo)致控溫失效、系統(tǒng)壓降過(guò)大、能耗增加。因此，建立科學(xué)、規(guī)范的溫控閥選型方法，對(duì)提升螺桿空壓機(jī)運(yùn)行效率、延長(zhǎng)設(shè)備壽命具有重要工程價(jià)值。
二、螺桿空壓機(jī)溫控閥工作原理與結(jié)構(gòu)類(lèi)型
（一）核心工作原理
螺桿空壓機(jī)溫控閥采用石蠟感溫包+彈簧復(fù)位的自力式結(jié)構(gòu)，以油溫為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入冷卻器與旁通油路的潤(rùn)滑油比例，實(shí)現(xiàn)油溫閉環(huán)控制。
以分流型溫控閥為例進(jìn)行工作過(guò)程說(shuō)明。工作過(guò)程如圖1所示：
1.低溫啟動(dòng)階段（＜71℃）：感溫石蠟收縮，彈簧推動(dòng)閥芯關(guān)閉冷卻器油路，潤(rùn)滑油經(jīng)旁通直接返回主機(jī)，快速提升油溫，避免低溫高黏度導(dǎo)致啟動(dòng)負(fù)載過(guò)大。
2.過(guò)渡調(diào)節(jié)階段（71-85℃）：石蠟受熱膨脹推動(dòng)閥芯，逐步打開(kāi)冷卻油路，部分潤(rùn)滑油進(jìn)入冷卻器降溫，冷、熱油混合后進(jìn)入主機(jī)，油溫平穩(wěn)上升。
3.高溫全通階段（＞85℃）：閥芯完全打開(kāi)冷卻油路，全部潤(rùn)滑油流經(jīng)冷卻器，最大限度散熱，防止油溫超95℃，保護(hù)主機(jī)與潤(rùn)滑系統(tǒng)。
（二）結(jié)構(gòu)類(lèi)型
分流型溫控閥：主流應(yīng)用于中小型螺桿機(jī)，一進(jìn)兩出結(jié)構(gòu)，如圖2所示，控制進(jìn)入冷卻器的流量，適配常規(guī)風(fēng)冷/水冷系統(tǒng)。潤(rùn)滑油從溫控閥的A口流入，當(dāng)溫控閥內(nèi)部感溫原件感知潤(rùn)滑油溫度過(guò)低時(shí)（例如＜71℃），潤(rùn)滑油通過(guò)溫控閥芯的中間的通道直接到達(dá)B口，潤(rùn)滑油未經(jīng)冷卻噴入到壓縮機(jī)主機(jī)。當(dāng)溫控閥內(nèi)部感溫原件感知潤(rùn)滑油溫度變高時(shí)（例如＞71–＜85℃），內(nèi)部的溫控閥芯慢慢打開(kāi)，一部分潤(rùn)滑油通過(guò)閥芯打開(kāi)的環(huán)形通道到達(dá)C口，進(jìn)入油冷卻器進(jìn)行冷卻，一部分潤(rùn)滑油仍舊通過(guò)溫控閥芯中間的環(huán)形通道到達(dá)B口，通過(guò)C口進(jìn)入油冷卻器冷卻后的潤(rùn)滑油與通過(guò)B口未冷卻的潤(rùn)滑油混合在一起噴如入壓縮機(jī)主機(jī)。溫控閥芯環(huán)形通道開(kāi)啟的大小由溫控閥芯感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度決定，從而自適應(yīng)靈活的調(diào)節(jié)噴入壓縮機(jī)主機(jī)的潤(rùn)滑油溫度；當(dāng)溫控閥內(nèi)部感溫原件感知潤(rùn)滑油的溫度過(guò)高時(shí)（例如＞85℃），內(nèi)部的溫控閥芯就會(huì)全部打開(kāi)，所有的潤(rùn)滑油都會(huì)通過(guò)溫控閥芯中間的環(huán)形通道到達(dá)C口，經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻后噴入壓縮機(jī)主機(jī)，從而控制螺桿空壓機(jī)的排氣溫度處于合理的區(qū)間，系統(tǒng)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(jī)，兩進(jìn)一出結(jié)構(gòu)，如圖4所示。混合冷、熱油流量，控溫精度更高，適配復(fù)雜油路布局；潤(rùn)滑油分別從溫控閥的B、C口流入，其中經(jīng)過(guò)B口的潤(rùn)滑油為熱油，經(jīng)過(guò)C口的潤(rùn)滑是經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻后的較冷的潤(rùn)滑油。當(dāng)潤(rùn)滑油流入A口時(shí)，如A口處的溫控閥感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度過(guò)低時(shí)（例如＜50℃），溫控閥芯依舊維持關(guān)閉狀態(tài)，從C口流進(jìn)的經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻的潤(rùn)滑油無(wú)法進(jìn)入到A口，僅有從B口進(jìn)入未經(jīng)冷卻的溫度較高的潤(rùn)滑油，通過(guò)溫控閥芯中間的通道到達(dá)A口，噴入壓縮機(jī)主機(jī)，避免壓縮機(jī)的排氣溫度進(jìn)一步降低；當(dāng)A口處的潤(rùn)滑油感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度慢慢升高時(shí)（例如＞50℃-＜65℃），內(nèi)部的溫控閥芯慢慢打開(kāi)。此時(shí)來(lái)自C口經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻后的潤(rùn)滑油通過(guò)溫控閥閥芯的開(kāi)啟的環(huán)形通道到達(dá)A口，與來(lái)自B口到達(dá)A口的潤(rùn)滑油混合在一起，從而降低噴入壓縮機(jī)主機(jī)的潤(rùn)滑油溫度，控制壓縮機(jī)排氣溫度不至于過(guò)快的升高。當(dāng)A口處的潤(rùn)滑油感溫原件感知的潤(rùn)滑油溫度過(guò)升高時(shí)（例如＞65℃），內(nèi)部的溫控閥芯就會(huì)全部打開(kāi)，所有的潤(rùn)滑油都經(jīng)過(guò)油冷卻冷卻后，由C口通過(guò)全開(kāi)的溫控閥芯的環(huán)形通道到達(dá)A口，避免排氣溫度超過(guò)允許的溫度，從而控制螺桿空壓機(jī)的排氣溫度處于合理的區(qū)間，系統(tǒng)流程圖如圖5所示。
三、溫控閥選型時(shí)需關(guān)注的核心參數(shù)
（一）公稱(chēng)通徑（DN）
溫控閥的通徑選擇依據(jù)螺桿壓縮機(jī)額定工況的循環(huán)潤(rùn)滑油最大流量與允許壓降確定，直接影響系統(tǒng)流阻與換熱效率。首先需要計(jì)算出機(jī)頭的循環(huán)潤(rùn)滑油量，以75kW的兩級(jí)壓縮機(jī)螺桿壓縮機(jī)為例，電機(jī)的應(yīng)用服務(wù)系數(shù)約為1.1，循環(huán)潤(rùn)滑油的溫差約為25℃，潤(rùn)滑油帶走的熱量大約為軸功率的80%，即為75x1.1x80%=66kW。根據(jù)如下熱量方程的計(jì)算公式可以計(jì)算出循環(huán)的潤(rùn)滑油量。
Qoil=qmo cpo(Td-Tso)（1）
式中：Qoil——循環(huán)潤(rùn)滑油帶走的熱量，kW；
qmo——循環(huán)噴油量，kg/s；
cpo——潤(rùn)滑油的比定壓熱容，kJ/kg.℃,
其數(shù)值約為：2.1kJ/kg.℃；
Tso——噴油溫度，℃；
Td——排氣溫度，℃；
根據(jù)如上的公式可以計(jì)算出75kW兩級(jí)壓縮機(jī)的循環(huán)潤(rùn)滑油量約為：66/25/2.1=1.26kg/s=0.00145m3/s。通常推薦的潤(rùn)滑油的管道流速為1.5-2.5m/s，取潤(rùn)滑油流速為2m/s，可計(jì)算出油管路的直徑約為30mm。可以根據(jù)此直徑選擇溫控閥的通徑。
壓降要求：全開(kāi)狀態(tài)下閥壓降≤0.03MPa，通徑過(guò)小會(huì)導(dǎo)致壓損更大從而引起供油不足、導(dǎo)致排氣溫度偏高、能耗上升。
（二）動(dòng)作溫度
動(dòng)作溫度為溫控閥開(kāi)始開(kāi)啟溫度與完全開(kāi)啟溫度也叫全開(kāi)溫度，分流型溫控閥與混流型溫控閥對(duì)于動(dòng)作溫度的選擇依據(jù)原則完全不一致。分流型溫控閥感溫包感知的溫度是來(lái)自于油氣桶底部的熱油，此熱油溫度近似等同于空壓機(jī)的排氣溫度。其開(kāi)啟溫度的設(shè)定是為了保證壓縮機(jī)的排氣溫度值大于機(jī)器工作壓力狀態(tài)下的壓力露點(diǎn)溫度值，避免液態(tài)水從壓縮空氣當(dāng)中析出，進(jìn)入潤(rùn)滑油當(dāng)中，引起潤(rùn)滑油乳化。因此分流型溫控閥的開(kāi)啟溫度一般設(shè)定為額定工作壓力下壓力露點(diǎn)溫度+5℃，露點(diǎn)溫度可以根據(jù)馬格努斯經(jīng)驗(yàn)公式換算到工作壓力狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)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(zhì)相關(guān)的特性常數(shù)；
b為與物質(zhì)相關(guān)的特性常數(shù)；
t為壓縮后飽和狀態(tài)下的氣體溫度，℃；
p0為與物質(zhì)相關(guān)的特性常數(shù)；hPa；
根據(jù)公式（2）可以計(jì)算，螺桿壓縮機(jī)入口狀態(tài)下不同的相對(duì)濕度壓縮至8公斤時(shí)的壓力空氣露點(diǎn)。例如30℃，70%相對(duì)濕度進(jìn)氣，壓縮至8公斤時(shí)的壓力空氣露點(diǎn)為66℃。如圖6所示，因此溫控閥芯的開(kāi)啟溫度可設(shè)定為71℃。為避免溫控閥芯頻繁開(kāi)啟與關(guān)閉，同時(shí)避免排氣溫度過(guò)高，溫控閥芯的全開(kāi)溫度一般比開(kāi)啟溫度大10-15℃，可設(shè)定為81-86℃。隨著機(jī)組使用壓力的升高，對(duì)應(yīng)的壓縮空氣的露點(diǎn)溫度也會(huì)相應(yīng)的升高，因此溫控閥芯的開(kāi)啟溫度也需要相應(yīng)的提高。例如，當(dāng)工作壓力升高到16公斤時(shí)，同樣的進(jìn)氣工況下壓力露點(diǎn)升高為81℃，如圖7所示，因此溫控閥的開(kāi)啟溫度也需對(duì)應(yīng)升高至86℃。
混流型溫控閥感溫包感知的溫度是噴入機(jī)頭噴油口的噴油溫度，此溫度屬于經(jīng)過(guò)冷卻后的冷油溫度。根據(jù)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(kāi)啟溫度通常都設(shè)定為50℃，全開(kāi)溫度取與開(kāi)啟溫度15℃的溫差，可以設(shè)定為65℃。同理，隨著機(jī)組壓力的升高，壓縮空氣露點(diǎn)溫度升高，對(duì)應(yīng)的允許的最低排氣溫度也相應(yīng)升高，因此溫控閥的開(kāi)啟溫度也需要提高，才能滿(mǎn)足使用要求。
（三）流量系數(shù)（Cv/Kv）
流量系數(shù)表征閥門(mén)流通能力，選型需滿(mǎn)足最大油流量需求，計(jì)算公式：
·Cv=Q×(ρ/ΔP)（美標(biāo)）
·Kv=Q×(1/ΔP)（國(guó)標(biāo)）
式中：Q—油流量（L/min）；ρ—潤(rùn)滑油密度（kg/m3）；ΔP—閥壓降（MPa）。
選型原則：計(jì)算Cv/Kv值上浮**10%–20%**余量，避免滿(mǎn)開(kāi)度運(yùn)行。
（四）壓力等級(jí)
螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)工作壓力通常為0.7–1.3MPa，溫控閥公稱(chēng)壓力選PN16/PN25，高壓機(jī)型選PN40及以上，確保承壓安全。
四、結(jié)論與展望
溫控閥選型是螺桿空壓機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需綜合油流量、壓降、動(dòng)作溫度、壓力等級(jí)等參數(shù)，遵循計(jì)算—校核—驗(yàn)證的科學(xué)流程，避免經(jīng)驗(yàn)選型帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。合理選型可將排氣溫度溫穩(wěn)定在75-95℃，降低能耗3%-8%，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油與主機(jī)壽命，提升機(jī)組可靠性。
未來(lái)，隨著智能空壓系統(tǒng)發(fā)展，電子式溫控閥與物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)油溫遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、故障預(yù)警與自適應(yīng)控制，進(jìn)一步提升溫控精度與運(yùn)維效率。溫控閥選型將向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、定制化方向發(fā)展，更好適配不同工況與節(jié)能需求。
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作者簡(jiǎn)介
周艷輝(1984-)，男，高級(jí)工程師，佛山市誠(chéng)仁科技有限公司總經(jīng)理，主要從事固定式螺桿空氣壓縮機(jī)、螺桿真空泵、制冷螺桿壓縮機(jī)、螺桿冷水機(jī)組及柴驅(qū)移動(dòng)式螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、技術(shù)管理及團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)、技術(shù)咨詢(xún)、技術(shù)培訓(xùn)及應(yīng)用支持工作。
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