空压机温控阀的奥秘

◤螺杆空压机的排气温度受到上、下两个温度的限制，本文带你了解一下螺杆空压机温度控制的关键部件——温控阀，并回答粉丝关于“分流”、“混流”区别的疑问。

1、排气温度的上、下两个温度限值

螺杆空压机的排气温度，其温度取样点就在压缩主机出口附近，也就是主机出口油气混合物的温度。而控制压缩主机的出口温度，最主要的是控制压缩主机的喷油温度，而担此重任的就是温控阀。

螺杆空压机排气温度是有特别要求的，既不能过高，也不能过低。即有上下两个温度限值。

螺杆空压机的排气温度过高，高温会引起跳闸、积碳、效率降低甚至损坏零部件。一般排气温度控制上限为110 ℃。

但温度下限值受到环境温度、湿度、压力的影响，是一个变化值，目的是避免运行中产生冷凝水，而冷凝水会导致润滑油的乳化，破坏机组的冷却润滑效果，劣化机组性能。

润滑油析出水分的温度值:

2、螺杆空压机润滑冷却系统

螺杆空压机属于容积式压缩机，其冷却与温度控制则是通过向气缸体内喷入大量的润滑油带走热量，是一种内冷却方式，冷却效果更显著。相对绝热过程和间接冷却方式所需的循环指示功率要少，减少了功率消耗，提高了效率。

表1 所示为不同冷却方式相对绝热过程的循环指示功率对比，可以看出螺杆机循环指示功率是绝热过程的80%，间接冷却是97%，可以看出，喷油冷却比一般间接冷却消耗的功率要低得多。

螺杆机连续运转会产生大量热量，润滑油作为冷却介质常设计成闭式循环系统。

图1为一种常见的螺杆机润滑油系统（系统A），配置有冷却器、温控阀、油过滤器，在油分离器中带有一定压力的润滑油通过油冷却器冷却后，与没有冷却的润滑油混合后再经过油过滤器向螺杆机内喷油，用于温度的控制。

图2 是将油过滤器和温控阀设为一体的螺杆机润滑油系统（系统B），润滑油在阀内部混合并过滤后直接喷入螺杆机，系统管路配置更为简单，润滑油在油气分离器压力作用下通过温控阀，根据负荷变化调节润滑油需要量，经过滤后直接喷入螺杆机压缩腔内冷却压缩产生的热量。

3、空压机温控阀原理与结构

要保证螺杆空压机排气温度的精准可控，温控阀是润滑油冷却系统控制温度的关键零部件。该阀是一种基于特种感温石蜡作为阀芯控制流体温度的阀门，利用石蜡在固液相变过程中的体积线性膨胀特性，实现将温度变化信号转化为阀芯位移变化控制流经油冷却器的润滑油。

图3 所示是一种目前螺杆机应用较为普遍的温控阀结构。阀体共有设计4个阀口，进口接收来自油气分离器中的润滑油，2个中间接口R1、R2，接口R1连接油冷却器进口，接口R2连接油冷却器出口，此时是将热油输至油冷却器，经冷却后的油流回至阀体，出口将润滑油经过过滤器送往螺杆机。

经感温的热动力元件在预定温度范围内膨胀或收缩。

当来自油气桶的油温高时，并上升到控制点时热动力元件推动阀芯克服弹簧力的作用力下移，温度越高，阀芯的位移就越大，通向油冷却器的阀开口越大，当油温达到热动力元温度范围上限时，开口全部打开，这时油全部通过油冷却器。

当油温下降时，热动力元件产生与上述相反的作用，油温降到热动力元件感温范围以下，阀芯回到初始位置，通向油冷却器的阀开口全部关闭，油气桶出来的油不经过油冷却器直接全部流往螺杆机。

4、温控阀“分流”、“混流”方式

对于螺杆空压机来说，润滑油的温度在70~85℃之间最佳。润滑油 在70~85℃这个温度其挥发性最小。螺杆转子间的间隙一般在5~12um之间，大机器较大，小机器较小，其咬合的膨胀温度一般在130~140 ℃之间，所以需要控制压缩机的温度在此之下，大多上限设置在110 ℃。同时，支承轴承一般不允许长时间运转在100 ℃以上。

温控阀采用“分流”控制方式

（这种最为普遍，通常在中、小型螺杆机上常用，温控阀芯温度，据笔者所知有71℃、76℃）

温控阀采用“混流”控制方式

（通常在较大型螺杆机上使用较多，温控阀芯温度，据笔者所知有54℃、43℃）

另外：
①13Bar的螺杆压缩机在夏天并且很潮温的地区必须特别注意机组的排气温度，最好在95℃以上；

②在南方高温、潮湿的地区建议使用合成油；

③在5~9月份的季节把机器的排气温度提高到95℃~100 ℃之间；

④如果排出温度偏低，措施如下：对于风冷的机器可以通过阻挡铝制冷却器的通风面积来达到，对于水冷的机器可以减少冷却水量或水压来达到。

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参考资料：

“螺杆空压机温度控制与温控阀的应用研究” 流体机械 2019.7