Газовый клапан с термопарой для инфракрасного обогревателя
Лирика:
Вопрос безопасной эксплуатация газовых приборов, пригодных для рыбалки и туризма,
постоянно висит в воздухе. Сотни раз на эту тему заводили разговор, пугали народ
последствиями и браво стучали кулаками в грудь. Но все сводилось лишь к тому, что с
газовыми приборами нужно обращаться весьма и весьма аккуратно, постоянно и
неотлучно следить за их работой и при этом желательно быть трезвым.
Механизм, который контролирует подачу газа к горелке, на западе уже придумали.
Несколько лет назад у отечественной газовой техники тоже появились такие устройства.
Они позволяют перекрыть подачу газа к комфорке, если пламя погасло из-за порыва ветра
или по иным причинам. Сервис-мены, обслуживающие и ремонтирующие газовые печи,
окрестили этот механизм «Газ контроль». К сожалению, лишь бытовые стационарные
газовые плиты комплектуются (и то не все) газ-контролем, а инфракрасные обогреватели
и переносные дачные и туристические печки под апгрейт не попали.
Принцип:
Итак, газ-контроль. Все гениальное просто. Однако, на первый взгляд простое устройство,
использует на практике широкий спектр физических законов. В непосредственной близости
к пламени горелки или обогревателя устанавливается ТЕРМОПАРА . Пламя нагревает спай
термопары и в ней начинает вырабатываться ТЕРМО ЭДС (электро-движущая сила). 50 миливольт
достаточно для того, чтобы удерживать электромагнитный клапан в открытом состоянии.
Газ беспрепятственно поступает к горелке, обогреватель греет палатку и рыбаков.
Как только пламя погаснет, клапан закрывает поступление газа.
Важность:
Насколько это важно и удобно, спросите вы. Очень важно! И очень удобно! Газовые обогреватели
на рыбалке используются довольно широко. Это и обогрев, и приготовление пищи. Газ-контроль
поможет сосредоточиться на рыбалке, а не поглядывать время от времени на обогреватель,
держа на контроле пламя. Нестрашно и задремать ночью в палатке, наслаждаясь попискиванием
эхолота, нет опасности угореть или надышаться газом.
Железяки:
Я долго рылся в интернете и анализировал информацию, прежде чем собрал первую
экспериментальную модель газ-контроля. Вся хитрость в том, что термопара должна выдерживать
температуру в 800 градусов. Поэтому, распространенные термапары с газовых печей, увы не подходят.
Как говорится, интернет в помощь. Десять дней на доставку и нужная запчасть лежит на столе.
Нам понадобится:
Газовый инфракрасный обогреватель. В нашем случае — «Звездочка» б/у 
Клапан газовый электромагнитный 
Термопара с рабочей температурой 800-1000 градусов 
Четыре оцинкованных угольника с полками 4 и 12 см (с дополнительными отверстиями) 
Кусочек газового шланга и немного разного крепежа 
Процесс:
На газовый обогреватель крепим термопару. Особенностью таких обогревателей является
отсутствие пламени. Поэтому термопару размещаем таким образом, чтобы спай находился
как можно ближе к керамике. Второй конец термопары загибаем под печку. После этого
крепим четыре угольника по периметру, превращая их в ножки-подставки.
На один из угольников крепим ЭМК (электромагнитный клапан). Одеваем поворотный барашек.
Второй конец термопары вставляем в клапан и закручиваем накидную гайку.
Соединяем штуцер печки с клапаном при помощи кусочка шланга и двух надежных хомутов.
Цена вопроса:
Электромагнитный клапан + термопара = 410 рублей
4 угольника и крепеж = 90 рублей
За 500 рублей мы получили безопасный инфракрасный обогреватель, который отключится
в случае, если порыв ветра задул пламя, или замерзший бытовой газовый редуктор начнет
подавать малое количество газа для нормального горения. В обоих случаях температура резко
падает, электромагнитный клапан автоматически закроется, перекрыв подачу газа.
Источник
Термопары газовых котлов: конструкция, диагностика и замена в домашних условиях
Термоэлектрические датчики – термопары – применяются сугубо в газовых котлах и водогрейных колонках, оснащенных энергонезависимой автоматикой безопасности. Задача элемента – отслеживать наличие пламени горелки, непрерывно подавая напряжение на электромагнитный клапан управляющего блока SIT 630 (или подобного). Наша цель – рассказать, что такое термопара, как она работает и меняется в случае неисправности.
Устройство термоэлектрического датчика пламени
Термопара – это элемент безопасности газового котла, вырабатывающий напряжение при нагреве и поддерживающий клапан подачи топлива в открытом состоянии, пока горит запальник. Изображенный на фото датчик действует автономно, без подключения внешнего источника электропитания. Сфера применения термопар – газоиспользующие энергонезависимые установки: печи, кухонные домашние плиты и водонагреватели.
Поясним принцип работы термопары для котла, основанный на эффекте Зеебека. Если спаять или сварить концы 2 проводников из разных металлов, то при нагреве этой точки в цепи вырабатывается электродвижущая сила (ЭДС). Разница потенциалов зависит от температуры спая и материала проводников, обычно лежит в пределах 20…50 милливольт (на бытовой технике).
Датчик состоит из следующих деталей (устройство показано ниже на схеме):
- термоэлектрод с «горячим» спаем из двух разнородных сплавов, прикрученный гайкой к монтажной пластине рядом с пилотной горелкой котла;
- удлинитель – проводник, заключенный внутрь медной трубки, одновременно играющей роль минусового контакта;
- плюсовая клемма с диэлектрической шайбой, вставляемая в гнездо автоматического газового клапана и фиксируемая гайкой;
- существуют разновидности термопар, подсоединяемые к автоматике с помощью обычных винтовых клемм.
В данной модели нагреваемый электрод крепится к пластине котла без гайки — вставляется в специальный паз
Примечание. Медная трубка нужна для защиты плюсового проводника от внешних наводок, создаваемых домовой сетью 220 В и другими электроприборами. Вспомните: минимальная величина напряжения термопары составляет всего 20 мВ.
Для изготовления электродов, вырабатывающих ЭДС, используются специальные металлические сплавы. Самые распространенные термические пары:
- хромель – алюмель (тип K по европейской классификации, обозначение – ТХА);
- хромель – копель (тип L, аббревиатура – ТХК);
- хромель – константан (тип E, обозначается ТХКн).
Принцип действия термической пары из двух различных сплавов
Справка. Алюмель – это сплав никеля с алюминием, марганцем и кремнием. Состав хромеля – 90% никеля, 10% хрома. Копель тоже включает никель, соединенный с медью и кремнием.
Применение сплавов в конструкции термопар обусловлено лучшей генерацией тока. Если сделать термическую пару из чистых металлов, напряжение на выходе будет слишком малым. В большинстве теплогенераторов, эксплуатируемых в частных домах, установлены датчики ТХА (хромель – алюмель). Больше об устройстве термопар смотрите на видео:
Принцип действия в составе котла
Схема подключения термоэлектрического датчика в различных газоиспользующих приборах примерно одинакова. Измерительный электрод находится в зоне действия фитиля либо основной горелки, проводник присоединен к электромагниту, открывающему подачу газа.
Справочная информация. В турбированных и атмосферных теплогенераторах, подключаемых к домовой электросети, вместо термопары может применяться фотоэлектрический датчик. Он регистрирует наличие огня без непосредственного нагрева.
Как работает термопара на напольных котлах типа АОГВ и аналогичных аппаратах:
- Пользователь одной рукой нажимает кнопку и принудительно открывает электромагнитный клапан подачи газа.
- Второй рукой домовладелец включает пьезорозжиг, удерживая первую клавишу. Вспыхивает запальник.
- Согласно инструкции по эксплуатации, кнопку необходимо держать 5—30 секунд (зависит от модели агрегата), в течение которых фитиль прогревает измерительный электрод.
- В цепи электромагнита возникает постоянный ток, идущий от термоэлектродов. Пользователь отпускает клавишу, но подача топлива не прекращается – теперь клапан удерживает напряжение термопары.
Если в силу разных причин огонь потухнет, нагрев термоэлемента закончится, ЭДС исчезнет. Электромагнит отключится, пружина захлопнет клапан и перекроет путь топливу.
Справка. Газовые водогрейные установки, не зависящие от электроэнергии, комплектуются автоматикой различных производителей – EuroSIT, Жуковского завода, «Арбат», «Орион» и так далее. Термопара везде работает по одинаковому принципу – пока электрод греется пламенем, подача газа будет открыта.
Отличия от датчика температуры
Помимо термопары, к автоматическому топливному клапану котла подключается термобаллон, отвечающий за отключение основной горелки при достижении заданной температуры теплоносителя. Внешне колбы элементов и медные соединительные трубки немного похожи. Несведущий домовладелец может запросто перепутать эти датчики.
Перечислим основные отличия температурного измерителя от термопары:
- конструкция датчика – цилиндрический сильфон, сделанный в виде колбы из меди с запаянным концом;
- термобаллон подключается к газовой автоматике более тонкой капиллярной трубкой, нежели электрогенерирующий датчик;
- сама термочувствительная колба устанавливается внутрь погружной гильзы либо прячется под обшивкой возле водяной рубашки, а не крепится около запальника;
- измеритель температуры не отсоединяется от автоматики вовсе либо отличается размером крепежной гайки.
Примечание. Термобаллон действует по другому принципу: при нагреве внутри колбы расширяется специальная жидкость. Давление по капилляру передается клапану автоматики, отключающему основную горелку. Пламя запальника не затухает.
Как проверить и заменить термопару
Главный признак неисправности датчика пламени — фитиль тухнет одновременно с отпусканием кнопки. Иногда неполадка проявляется иначе – огонек на запальнике остается, но после розжига основной горелки подача горючего снова перекрывается и котел гаснет полностью. Причины таких проблем:
- термический электрод покрылся сажей и плохо прогревается, отчего напряжение в цепи падает ниже минимума;
- прогар корпуса измерителя;
- нарушение контакта в точке «горячего» спая;
- открутилась гайка крепления, рабочий стержень перекосился и плохо прогревается запальником;
- пришел в негодность датчик тяги либо случился обрыв его электрической цепи.
Нагреваемый запальником электрод нужно периодически чистить от нагара. Проблема в том, что загрязнение детали плохо видно снаружи, приходится снимать планку либо всю панель с горелкой
Уточнение. Неисправность датчика тяги вызывает аналогичные симптомы, поскольку этот «концевик» включен последовательно с термопарой (в разрыв цепи). Чтобы исключить влияние датчика, временно замкните его провода.
Для диагностики понадобится мультиметр либо другой прибор, способный измерять низкое напряжение (до 100 мВ). Как выполняется проверка:
- Закройте подачу газа к теплогенератору либо проточному водонагревателю краном, расположенным на подводящей трубе. Снимите кожух или переднюю панель агрегата.
- Пользуясь рожковыми ключами, открутите гайки крепления термоэлектрода и соединительной трубки. Снимите датчик пламени.
- Внимательно осмотрите рабочий электрод, очистите его от сажи кистью и ветошью. Если при визуальной проверке обнаружены прогары, термопара безоговорочно подлежит замене.
- Переместившись на кухню, зажгите горелку газовой плиты. Подсоедините зажимы мультиметра к центральному контакту и медной трубке. Выставьте низший предел измерения – 0.1 либо 1 В.
- Нагревайте термоэлемент конфоркой газовой плиты, наблюдая за показаниями вольтметра.
Главное условие: исправная термопара для котла должна выдавать напряжение не менее 0.02 вольта. Если прибор показывает нули, напряжение скачет или не превышает 20 мВ, элемент нужно поменять. Современные датчики не подлежат ремонту путем перепайки.
Совет. Покупая новую термопару, всегда ориентируйтесь по марке и конкретной модели котла, дабы не запутаться в маркировках и обозначениях.
Если вам не хочется раньше времени снимать элемент, диагностику можно произвести прямо на котле. Открутив гайку, отсоедините трубку термопары от автоматики и подключите мультиметр, как описывалось выше. Удерживая клавишу, разожгите запальник и снимайте показания прибора. Недостаток метода: невозможность визуального осмотра и чистки электрода от сажи.
Устанавливая новую термопару в газовый котел, настройте положение нагреваемого стержня. В идеале электрод стоит горизонтально, не отклоняется вверх или вниз и хорошо омывается пламенем фитиля.
Заключение
Зная устройство термопары котла и способы ее проверки, несложно выявить проблему, как и заменить датчик в домашних условиях. Здесь важно отсечь другие неисправности – поломку датчика тяги либо катушки электромагнита. Последняя неполадка характерна для отечественных моделей автоматики – «Арбат», ЖМЗ и так далее. Как сделать ремонт подручными средствами, смотрите в последнем видео:
Источник
