Введение

Стационарный двигатель — это двигатель, рама которого не перемещается. Они используются для привода неподвижного оборудования, такого как насосы, генераторы, мельницы или станки, а также канатных дорог. Этот термин обычно относится к крупным неподвижным двигателям возвратно-поступательного действия, главным образом к стационарным паровым двигателям и, в меньшей степени, к стационарным двигателям внутреннего сгорания. Другие крупные неподвижные источники энергии, такие как паровые турбины, газовые турбины и крупные электродвигатели, классифицируются отдельно. Стационарные двигатели были широко распространены в эпоху, когда каждое предприятие или мельница вырабатывало собственную энергию, а передача мощности осуществлялась механическим способом (через приводные валы, ремни, зубчатые передачи и муфты). С распространением электрификации применение стационарных двигателей сократилось; в настоящее время большинство промышленных предприятий получают электроэнергию из электросети и распределяют её между отдельными электродвигателями. Двигатели, работающие в одном месте, но способные к перемещению для последующей эксплуатации, называются переносными двигателями. Хотя и стационарные, и переносные двигатели являются "стационарными" (неподвижными) во время работы, для ясности предпочтительно использовать термин "стационарный двигатель" для обозначения двигателей, установленных на постоянном месте, а "переносной двигатель" — для обозначения мобильных двигателей.

Мельницы для муки и кукурузные мельницы

Плоский ремень можно было использовать для соединения двигателя с мукомольной мельницей или дробилкой для кукурузы. Эти машины популярны на выставках старинной техники. Дробилки для кукурузы снимали зерно с початков и перемалывали кукурузу в корм для животных, а мукомольные мельницы производят муку.

Производство электроэнергии

До появления централизованного электроснабжения и формирования общенациональных энергосистем стационарные двигатели широко использовались для выработки электроэнергии в небольших масштабах. В то время как крупные электростанции в городах использовали паровые турбины или быстроходные паровые двигатели, в сельской местности двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине, керосине и мазуте, были дешевле в приобретении, установке и эксплуатации, поскольку их можно было быстро запускать и останавливать для удовлетворения потребностей, оставлять работать без присмотра в течение длительного времени и для их эксплуатации и обслуживания не требовался большой штат специализированных инженеров. Благодаря своей простоте и экономичности двигатели с горячей колбой были популярны для применений, требующих большой мощности, до тех пор, пока дизельные двигатели не заняли их место с 1920-х годов. Меньшие установки обычно приводились в действие двигателями с искровым зажиганием, которые были дешевле в покупке и занимали меньше места при установке. Большинство двигателей конца XIX и начала XX века работали на скоростях, слишком низких для непосредственного привода динамо или генератора. Как и другое оборудование, генератор приводился в движение от маховика двигателя с помощью широкого плоского ремня. Шкив генератора был значительно меньше маховика, обеспечивая необходимое увеличение скорости вращения. Более поздние двигатели с искровым зажиганием, разработанные в 1920-х годах, могли быть соединены напрямую. До 1930-х годов большинство сельских домов в Европе и Северной Америке нуждались в собственном генерирующем оборудовании, если в них было установлено электрическое освещение. Двигатели часто устанавливались в специальном "машинном отделении" – обычно в отдельном строении, примыкающем к дому, чтобы уменьшить шум и вибрацию. Машинное отделение содержало двигатель, генератор, необходимое коммутационное оборудование и предохранители, а также топливо для двигателя и, как правило, мастерскую с оборудованием для обслуживания и ремонта. Зажиточные домохозяйства могли позволить себе нанять инженера для обслуживания оборудования, но по мере распространения спроса на электроэнергию на небольшие дома производители стали выпускать двигатели, требующие меньшего обслуживания и не требующие специальной подготовки для эксплуатации. Такие генераторные установки также использовались на промышленных предприятиях и в общественных зданиях – везде, где требовалось электричество, но централизованное электроснабжение было недоступно. Большинство стран Западного мира завершили масштабную электрификацию сельских районов в годы после Второй мировой войны, что сделало отдельные электростанции устаревшими для основного использования. Однако даже в странах с надежным электроснабжением многие здания, такие как больницы и насосные станции, по-прежнему оснащены современными дизельными генераторами для аварийного электроснабжения. Эта сеть генераторов часто является важной частью стратегии национальной энергосистемы по обеспечению электроснабжения в периоды пиковой нагрузки.

Насосные станции

Развитие систем водоснабжения и канализации потребовало строительства множества насосных станций. На этих станциях для привода одного или нескольких насосов используется стационарный двигатель (паровой – для более ранних установок), хотя в настоящее время чаще применяются электродвигатели.

Каналы

Для каналов важной областью применения являлось приведение в действие шлюзовых подъемников и наклонных плоскостей. По возможности, их конструкция предусматривала использование воды и силы тяжести в сбалансированной системе, однако в некоторых случаях для функционирования системы требовалось дополнительное питание от стационарного двигателя. Подавляющее большинство таких сооружений было возведено (и во многих случаях впоследствии разобрано) до того, как паровые двигатели были вытеснены двигателями внутреннего сгорания.

Железнодорожные кабельные грузовые перевозки

Промышленные железные дороги в карьерах и шахтах использовали канатно-подъемные железные дороги, основанные на принципе наклонной плоскости, а некоторые ранние пассажирские железные дороги в Великобритании планировались с участками канатной тяги для преодоления значительных уклонов. Для первой полноценной железной дороги, Ливерпуль-Манчестер 1830 года, было неясно, сможет ли локомотивная тяга эффективно работать, поэтому железная дорога была спроектирована с крутыми уклонами 1:100, сконцентрированными по обе стороны от Рейнхилла, на случай необходимости. Если бы потребовалась канатная тяга, то, очевидно, потребовалось бы неудобное и трудоемкое маневрирование для присоединения и отсоединения канатов. Уклоны Рейнхилла не оказались проблемой, и в итоге локомотивная тяга была признана новой технологией с большим потенциалом для дальнейшего развития. Более крутые уклоны 1:50 от Ливерпуля до доков обслуживались канатной тягой в течение нескольких десятилетий, пока локомотивы не были усовершенствованы. Канатная тяга продолжала использоваться там, где уклоны были еще круче. Канатные железные дороги оказались эффективными на исключительно крутых уклонах, таких как уклон 1:8 на железной дороге Кромфорд и Хай-Пик, открытой в 1830 году. Канатно-подъемные железные дороги обычно имеют два пути, на одном из которых расположены загруженные вагоны, частично уравновешенные пустыми вагонами на другом, чтобы минимизировать расход топлива стационарного двигателя. Различные типы зубчатых железных дорог были разработаны для преодоления недостатка сцепления обычных локомотивов на крутых уклонах. Первоначально все эти ранние установки стационарных двигателей работали на паровой тяге.

Сохраненные стационарные двигатели

Многие фестивали паровой техники, такие как Great Dorset Steam Fair, включают в себя выставочный раздел для стационарных двигателей внутреннего сгорания, при этом определение обычно расширяется, чтобы охватить любой двигатель, который изначально не предназначался главным образом для привода транспортного средства. Таким образом, многие из них фактически являются переносными двигателями, либо новыми, либо переоборудованными путем установки на колёсную тележку для облегчения транспортировки, и могут также включать в себя морские или воздушные вспомогательные силовые установки, а также двигатели, извлечённые из оборудования, такого как газонокосилки с двигателем. Эти двигатели восстановлены энтузиастами и часто демонстрируются в рабочем состоянии, приводя в действие водяные насосы, электрические генераторы, ручные инструменты и подобное оборудование. В Великобритании немного музеев, где посетители могут увидеть стационарные двигатели в работе. Многие музеи располагают одним или несколькими двигателями, но лишь немногие специализируются на стационарных двигателях внутреннего сгорания. Среди них – Музей внутренней энергии в Уэльсе и Музей двигателей Ансона в Чешире. Музей действующей техники Амберли в Западном Сассексе также имеет несколько двигателей, как и Музей паровых двигателей Кью-Бридж в Лондоне.