基石推论：管道和压缩站的演变

Gala压缩站，约1960年。

加拉压缩站的历史让我们得以一窥美国天然气管道网络的发展历程。加拉压缩站位于弗吉尼亚州谢南多厄河谷西缘两座山脉之间的山谷中，是直径20英寸（508毫米）天然气管道上的重要泵站，该管道将肯塔基州东部和西弗吉尼亚州南部油田的天然气输送至此。这条管道建于1930-1931年大萧条时期，从肯塔基州出发，横跨西弗吉尼亚州南端，翻越阿勒格尼山脉，穿过谢南多厄河谷，最终抵达马里兰州和宾夕法尼亚州的交界处。到了20世纪60年代初，这条管道由大西洋沿岸公司（Atlantic Seaboard Corporation）所有并运营，该公司是联合燃料天然气公司（United Fuel Gas Corporation）的一部分，后来又成为哥伦比亚天然气系统（Columbia Gas System）的一部分。

管道开始输送天然气时，位于管道西端的博尔德曼压缩站提供了全部的压缩功率。然而，随着客户对天然气的需求不断增长，必须通过增建更多压缩站来提供额外的功率。加拉压缩站于1940年建成，安装了两台900马力（671千瓦）的沃辛顿双串联卧式燃气发动机压缩机。1942年，又增加了一台425马力（317千瓦）的沃辛顿单串联发动机压缩机；1943年，安装了一台800马力（597千瓦）的克拉克RA-8直角发动机压缩机。1948年，又安装了一台克拉克RA-8。

在寒冷的冬季，天然气需求量很大，加拉天然气站配备了14名员工，以维持24小时不间断运行。这其中包括8名加油工、4名操作员、1名维修工和该站的监理工程师。加油工负责确保发动机和压缩机得到充分润滑，并检查泵、管道和水套的温度。操作员负责维护发动机，并将吸入压力和排出压力报告给天然气调度员。

美国管道网络，2008 年。

夏季，天然气需求量下降（空调尚未普及），发动机便会停运。在此期间，员工会根据需要对发动机进行检修。通常情况下，发动机运行12,000至18,000小时后会进行检修。

除了发动机之外，加拉站还配备了各种辅助设备。这座位置偏远的站点的冷却系统尤其引人注目。它包括三个用于燃气冷却的壳管式换热器。从附近的米尔溪抽取的水循环流经这些换热器，以带走燃气中的多余热量，同时也循环流经发动机缸套，以维持发动机的适宜工作温度。水首先被泵送到沉淀池，然后依靠重力流入储水池。之后，水从储水池被泵抽出，循环流经换热器和发动机缸套，最终返回储水池。如图1所示，高耸于站点之上并与高压冷却水总管相连的是一个20,000加仑（75,708升）的储罐，用于应对高压水系统中的压力波动。此外，站点还配备了四个燃气净化器或“洗涤器”，它们通过使燃气通过油雾来去除沙粒和其他杂质。

自20世纪30年代起，出现了诸如克拉克RA型等“高速”角式整体式发动机压缩机。这类压缩机功率更大，重量更轻，体积更小，但在偏远地区安装仍然极具挑战性。角式整体式压缩机逐渐取代了卧式压缩机，并在之后的半个世纪里主导了整个行业。尽管如今仍有数百台角式整体式压缩机在使用，但燃气轮机驱动的离心式压缩机才是目前最常见的天然气管道设备。

跨国天然气管道

1943年，芝加哥公司收购了成立仅三年的田纳西天然气输送公司，并利用该公司修建了第一条长途天然气管道，将天然气从德克萨斯州墨西哥湾沿岸输送到美国东北部。这条全长1265英里（2024公里）的管道于1944年10月竣工，为美国东部的国防物资工厂提供了燃料。由于美国政府对该公司可以收取的天然气价格进行了管制，二战后芝加哥公司剥离了田纳西天然气公司。然而，田纳西天然气公司继续扩建其管道网络，并计划在1946年新建3840英里（6293公里）的管道。随着二战后工业的扩张，到1950年，另外两家公司——德克萨斯东部天然气输送公司和跨大陆管道公司——也修建了从德克萨斯州到美国东北部的天然气管道，如图2所示。

美国跨大陆输油管道，1950 年。

大约一半的天然气干线输送网络和大部分地方配气网络是在20世纪50年代和60年代建成的，因为二战后消费者对天然气的需求翻了一番以上。配气网络持续扩张，为新建的商业设施和住宅区提供天然气服务。2003年至2008年间，天然气价格大幅上涨，促使生产商扩大现有气田的开发规模，并开始勘探此前未开发的天然气田。钻井和生产技术的进步提高了页岩和其他致密地质构造的产量。产量的增加导致天然气价格普遍下降，进而刺激了发电和工业用途对天然气的需求。因此，更多的新输气管道被建造，一些管道也被修建，以将扩大和新增的生产源与全国各地（尤其是美国东北部）的更多消费者连接起来。

到 2008 年，美国能源信息署 (EIA) 报告称，美国州际和州内输电管道总长为 305,000 英里（482,820 公里），如图 3 所示。

2021年，美国能源信息署（EIA）报告称，连接天然气生产区、储存设施和消费者的干线管道和其他管道总长约300万英里。仅美国庞大的州际管道网络，截至2021年就拥有超过1400座天然气压缩站、400座地下储存设施、超过11000个输送点、5000个接收点和1400个互联点，此外还有无数其他设施用于天然气的收集、加工和本地配送。图4显示了美国庞大天然气输送网络核心的大部分干线压缩站的位置。可以说，该网络对大型工业压缩机的需求量超过了其他任何行业。

美国干线天然气输送站，约2021年。