基石：沃辛顿积分

近期几期文章追溯了20世纪初大型卧式燃气发动机压缩机的兴起，以及C&G Cooper公司如何发展成为这些巨型机器的领先制造商。紧随其后的是沃辛顿泵业机械公司（Worthington Pump and Machinery Company），该公司成立于1916年，由包括斯诺蒸汽泵厂（Snow Steam Pump Works）在内的几家公司合并而成，后者是早期卧式整体式燃气发动机压缩机的领军企业。

沃辛顿公司是工业和船舶压缩机、泵、往复式发动机及其他工业机械领域的领军企业。1937年，在公司成立100周年前三年，沃辛顿向美国天然气协会提交了一份论文（图1）。该论文重点介绍了当时主要管道及其他领域所用气体压缩设备的设计和建造实践。当时，卧式燃气发动机压缩机已满足行业需求三十余年，而小角度发动机压缩机才刚刚开始被市场接受。本文引用该论文，并略作编辑。

回顾天然气管道压缩的历史，我们立刻会发现一个非常有趣的现象：最初安装的装置类型，其基本原理与今天的标准装置相同。同样，其尺寸和转速，在经历了或长或短的细微变化后，又恢复到了早期发动机的水平。人们或许会质疑，这种技术的发展是否过于缓慢，未能跟上其他类型原动机和压缩机的发展步伐。然而，我们可以证明，在特定领域持续使用特定类型的装置超过35年是合乎逻辑的，而且其发展始终与其它领域同类装置保持同步。

“首先，在一定的马力和转速范围内，卧式双作用双串联燃气发动机的制造成本是所有类型发动机中最低的，而且经验表明，这个范围也最适合管道服务。”（图 2 显示了 Worthington 卧式发动机的安装情况。）

其次，往复式压缩机在该领域一直保持着优越性。虽然离心泵和涡轮鼓风机在其他领域占据了相当大的安装比例，但由于天然气压缩涉及的压力、所需的灵活性以及缺乏合适的原动机，离心式压缩机在该领域的应用进展甚微。第三，这种类型的压缩机提供了连接发动机和压缩机的最简单、最直接的方法，从而实现了最高的机械效率。第四，另一个可能在立式柴油机出现之前未被人们认识到的优势是，卧式双串联压缩机的固有频率高于其工作频率范围，因此该装置可以以任何速度运行，直至达到设计和调整允许的最低速度。

“这些是该类型设备流行超过35年的主要原因。最初的工程选型是正确的，这实属难得。这一事实本身无疑促进了其发展，因为与其将精力分散到各种设计的实验中，不如集中精力完善一种类型的设备，包括设计和材料选择的细节。在此过程中，冶金和机械加工技术的进步以及自近期天然气管道建设复兴以来大量此类设备的安装所积累的丰富现场经验，自然而然地为该类型的发展提供了优势。”

“近年来，继电器调速器的应用显著提升了发动机的控制性能和运行稳定性。这类调速器最初用于固定式柴油电力机组和潜艇，上市时间不长。如今，这种调速器也已成功应用于燃气管道发动机，并取得了显著的改进效果。无论负载如何变化，都能确保发动机在设定的调速器设置下保持绝对恒定的转速。这些调速器的设计使得发动机在满载和空载状态下都能保持完全相同的转速，且转速范围在制造商保证的范围内。由于这类调速器不会出现因负载突变而导致的发动机转速过高或过低的情况，因此在增加或减少负载时无需特别注意。”

“此类发动机的点火系统从一开始就几乎无一例外地采用低压点火。早期的发动机通常采用机械式断续点火，但近年来，火花塞已开始使用，每个火花塞都配有独立的点火线圈，从而将高压导线的长度缩短到最低。高压分配系统存在高压电缆长度过长的风险，如果使用导管，则会产生感应效应，导致点火不稳定。低压分配器已经研发成功并投入使用，这种分配器可以在发动机运转时更换火花塞，并可拆卸更换一个气缸端的分配器总成。这些分配器允许对整个发动机或任何一个气缸端的点火进行提前或延迟调整。”