本发明公开了一种燃气轮机润滑油油温控制系统，包括油箱、润滑油泵、热负荷、加热器、温度传感器、温控阀、冷却器；温控阀采用三通式结构，包括热端入口、冷端入口和混合出口；润滑油泵分别与温控阀的热端入口、冷却器相连；冷却器通过进油管路Ⅲ与温控阀的冷端入口相连；温控阀的混合出口与热负荷的油路相连通；温控阀包括三通式阀壳及设于阀壳内的阀芯，该阀芯包括感温包及与感温包传动相连的阀芯滑套；感温包位于阀壳内、近混合出口位置处；阀芯滑套可自由滑动地位于阀壳内、热端入口和冷端入口之间位置处。在燃气轮机运行过程中依靠本发明控温系统本身结构，能够将进入燃气轮机转子轴承