基石：沃辛顿泵和机械

沃辛顿泵业机械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先企业，也是大型卧式燃气发动机压缩机的主要供应商。

大约在 1920 年，凭借在立式发动机和压缩机方面的丰富经验，沃辛顿开发了“一体式”燃气发动机-压缩机。如图 1 所示，这些机器采用直列式结构，动力缸缸径为 11.5 英寸（292 毫米），行程为 12.0 英寸（305 毫米），压缩机缸行程也为 12.0 英寸（305 毫米），位于动力缸前方，安装在同一机架上。

图1。

尽管这种设计新颖且节省空间，但这类压缩机仅限于一到两个气缸，且直径和压力等级都比较有限。里夫斯燃气发动机公司（Reeves Gas Engine Company）被认为是首家在1915年左右推出此类机器的公司。但在1927-1928年，沃辛顿公司（Worthington）率先推出了业内首款角式整体式燃气发动机压缩机。

如图2所示，这种设计将垂直动力缸和水平压缩机缸安装在同一机架上。这些四冲程、火花点火、转速为300转/分的斜置式整体式发动机压缩机比卧式压缩机紧凑得多，但平均每个气缸的功率只有37.5马力（28千瓦）。它们通常配备四个、六个或八个动力缸，而压缩机缸的数量通常是动力缸的一半。在功率低于300马力（224千瓦）的应用中，这些机器逐渐取代了卧式压缩机，但直到十多年后，长冲程、大缸径的斜置式发动机压缩机才对用于长途天然气管道的大型卧式压缩机构成威胁。

图2。

1937年，在公司百年庆典前三年，沃辛顿公司的HC Lehm向纽约美国天然气协会提交了一篇论文。Lehm的论文重点介绍了当时主要管道及其他领域使用的气体压缩设备的设计和建造实践。上一篇《压缩基石》文章重点摘录了该论文的部分内容，阐述了沃辛顿公司在1937年对大型燃气发动机压缩机技术的评估——当时卧式燃气发动机压缩机已满足行业需求三十余年，而角式发动机压缩机仍处于起步阶段。本文摘录了1937年论文中的一些内容，对一些“新型”立式和角式整体式燃气发动机压缩机进行了比较。本文引用了该论文，并略作编辑。

“这些用于管道的标准（卧式）压缩机组同样适用于其他领域的压缩应用，例如低压人工煤气输送、炼厂气压缩以及化学过程中合成气的压缩。然而，在大多数情况下，此类应用所需的压缩机组容量低于管道压缩机，而一些较新的设计方案可以满足这一需求。其中最突出的是所谓的角式压缩机，其原理是对旧式卧式立式高炉鼓风机的改进，只是将动力端和压缩端的相对位置颠倒了。这些压缩机组的结构有两种：一种是将垂直的动力连杆和水平的压缩机连杆连接到同一个曲柄销箱；另一种是将独立的动力箱和压缩机箱并排安装在同一个曲柄销上。这种设计提供了相当大的容量范围，因为任何特定尺寸的动力缸都可以组合成一个到四个压缩机缸的单元，而压缩机缸的直径可以在合理的范围内选择，以适应具体的工况。”

“垂直动力端与紧凑连接的卧式压缩机相结合，使得所有部件都位于最易于检修的位置，这不仅方便连接压缩机的吸气和排气管道以及必要的中间冷却器，也便于现场维护和调整。占地面积和地基要求都很小，因此每马力电站的成本相当低。如果冷却水供应存在问题，可以使用闭式风机，从而最大限度地减少用水量。这种类型的装置适用于临时场所，因为整个电站可以以最低的成本进行搬迁。”

另一种类型是立式多缸燃气发动机，其压缩机是一个独立的单元，通过联轴器从发动机轴端驱动；或者压缩机气缸和运行机构安装在发动机主框架的延伸部分内。后者形成一个独立紧凑的单元，几乎具备角式发动机的所有优点。虽然它对压缩机气缸的数量和尺寸的适应范围不如角式发动机广泛，但所需的基础和占地面积却不多，在某些情况下甚至更少。这种类型的发动机的惯性力平衡程度可能比角式发动机更高，平衡程度取决于气缸、功率和压缩机的数量和布置。例如，一个由四个动力气缸和两个位于一端的压缩机气缸组成的单元仅存在轻微的不平衡，通过在两端各安装一个压缩机气缸，即可实现完全平衡，相当于六缸动力发动机。一般来说，与卧式压缩机相比，五个或更多气缸的立式发动机的自由力和不平衡力矩较小，因此，这种类型的发动机在安装方面具有明显的优势。土壤贫瘠或振动传播会造成不良后果的地区。

“当所需功率接近标准卧式双作用机组时，这些类型的优势在某种程度上就消失了，因为在大尺寸机组中，它们每马力的成本本身就更高，而且节省的占地面积和地基成本也被更高的发动机成本所抵消。”

待续...