管道原动机

选择原则是:①管道线长、站多,常年连续运行，要求原动机安全可靠，维修方便，大修间隔长。②管道运行工况经常变化，要求原动机易于调节负荷或转速，易于自控和遥控。③考虑到管道通过地区的能源供应情况，要求原动机能尽量利用管道本身输送的油、气作为燃料;为了减少燃料费用,一条管道的各个泵站或压气站条件各异，可以选择不同类型的机组。④要求原动机的热效率高和能量利用效果好。

电动机 　电动机安装、维修和管理都较方便，能与泵直接连接，容易实现自控和遥控，效率不受高程影响。鼠笼型异步电动机的转速不能改变，调速要通过调速型液力偶合器或采用电子逆变技术通过变频来实现，调速会降低机组效率。输油管道如果电源充足，应优先采用电动机。大型天然气管道的压气机所需功率很大，电动机启动时，会增大电网负荷，引起电压波动，因此，电动机很少用于大型天然气管道。

往复式内燃机　往复式内燃机热效率可达30～35%，大修间隔接近 4万小时，多用于无电源或电力不足地区。用于油、气管道上的内燃机组功率一般都小于5000马力。用作管道动力的内燃机有柴油机、燃气发动机和双燃料发动机三种。柴油机的热效率为32～35%，如果从循环冷却水和排气中回收余热，则热效率可达75%。柴油机可以变速，以调节管道输量，一般适用于中小型输油管道。燃气发动机的热效率可达40%,燃料可用天然气,所以适用于天然气管道。双燃料发动机是由柴油机改装而成的，其热效率为32～35%，燃料可用天然气和柴油二者的混合物，比例可随意调配。双燃料发动机由于可燃用两种燃料，工作可靠性较高，多在输气管道上使用。

燃气轮机 　燃气轮机的主要优点是：体积小，转速高，能以多种油品和天然气作燃料；不用水冷却；便于自控和遥控；机组有双重甚至三重保护系统，运行安全可靠；可在满负荷转速的70～110%范围内变速,以调节输量。主要缺点是：燃料消耗大，热效率偏低，只有20～30%，且受高程和气温影响。燃气轮机大型化和采用全能量系统，以及充分回收和利用余热后，它的热效率已可提高到80%。燃气轮机在需要大量动力的天然气管道上使用效果良好，已成为天然气管道的主要原动机。

燃气轮机分为工业型和航空型两种，前者大修间隔期为50000小时，后者为20000小时。工业型的转速通常为6000转/分，可直接与高速离心泵或压气机连接;航空型的转速为 18000～25000转/分，必须通过减速器与离心泵或压气机连接。工业型燃气轮机的投资高于航空型，但管理费用较低。航空型燃气轮机在航空事业发达的国家经过改造在管道上应用较为普遍。

1880年，美国开始使用蒸汽机来驱动输气管道上的压气机。20世纪初,电动机和柴油机相继问世,并在管道运输上被广泛使用，逐渐取代了蒸汽机作为管道运输的原动机。1929年，柴油机开始用于输油管道。30年代中期，燃气机进入了管道原动机的行列。1948年前后，大功率的燃气轮机开始用于管道运输。这些原动机在油、气管道运输上各有各的适用范围。50年代燃气机占输气管道全部原动机的90%左右。60年代以后，天然气管道的规模越来越大，需要的输气功率日益提高，促使燃气轮机大量地应用到输气管道上。1960年苏联天然气管道用的燃气轮机在原动机中占29%，1971年为57%，到1974年为66.2%。

蒸汽原动机又称为蒸汽机，是将蒸汽能转换为功的机器。泵、火车头和现代轮船曾使用蒸汽原动机驱动。蒸汽原动机在工业革命中起了基本的作用。

蒸汽原动机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。

1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。

图1展示了活塞式蒸汽原动机的主要部件。这是用在蒸汽机车中的典型蒸汽原动机。从图中可以看到废蒸汽被简单地排放到了空气中。这就解释了关于蒸汽机车的两件事：

1、它解释了为什么蒸汽机车需要在车站加水——随着蒸汽的消耗，水不断地在损失。

2、它解释了火车“呼哧”声的来源。当阀门打开汽缸释放废蒸汽时，蒸汽以很大的压力冲出来而产生“哧”的声音。当火车刚启动的时候，活塞移动得很慢，而后火车开始变快，活塞运动也在加快。这就产生了我们在火车启动时常常听到的效果：“呼…哧…呼哧…哧哧哧”。

蒸汽原动机的重要组成部分是一个汽缸，汽缸运动到右侧末端时，打开右侧进气阀向汽缸右侧冲高压水蒸汽，打开左侧排气阀，高压水蒸汽推动活塞向左运动，运动最左端时，打开左侧进气阀关闭右侧排气阀，向汽缸左侧冲高压水蒸汽，使汽缸活塞向右运动。将汽缸活塞的往复运动通过联杆滑块曲轴转化为旋转运动。各阀门的开关也是通过联杆滑块带动滑阀进行的。

蒸汽原动机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。

在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。

一般的蒸汽原动机有三个汽缸组成一个组。蒸汽原动机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。新造的蒸汽原动机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。