Термопары для газовых котлов являются важным устройством безопасности. Они полностью регулируют работу электромагнитного клапана, отвечают за подачу топлива и делают работу котла стабильной и безопасной.
Как работает термопара в газовом котле?
Термопара для газовых котлов — это термоэлектрический преобразователь для автоматического управления и контроля газовых систем. Устройство служит ключевым элементом защиты в газовом контроле и предназначено для максимально быстрого перекрытия подачи газа в случае срыва пламени.
Термопара состоит из двух проводников из разных металлов, устойчивых к максимальным температурам, соединенных в муфту. Один из сварных швов находится в зоне измерения, а другой подключен к передатчику. Физическое явление в виде термоэлектрического эффекта (эффекта Зеебека) лежит в основе принципа термопары:
- два элемента из различных металлических основ прочно соединяют в одной точке. Отличие в составах проводников – основополагающий фактор в работе устройства,
- когда место стыка помещают в открытый огонь, на других концах спаянного проводника появляется разница потенциалов.
Как выглядит термопара для газового котла?
Как выглядит термопара?
Как работает датчик пламени в газовом котле
Ионизационный датчик пламени — это устройство, предназначенное для обеспечения безопасной работы систем газовых котлов. Устройство контролирует наличие пламени и автоматически отключает котел, если пламя не обнаружено. Принцип работы датчика пламени для газовых котлов заключается в следующем:
- функционал основан на образовании ионов и электронов при зажигании пламени. Образование ионного тока вызывает процесс притягивания ионов к электроду ионизации. Устройство подключается к датчику контроля горения,
- если при проверке датчиком контроля горения обнаруживается образование достаточного уровня ионов, это означает, что котел работает в штатном режиме. В случае снижения уровня ионов датчик блокирует работу котельного оборудования.
Основными причинами срабатывания ионизационного датчика являются загрязнение клапана и неправильное соотношение газа и воздуха. Это также происходит при оседании большого количества пыли в запальном устройстве.
Основные типы термопар для газового котла
В производстве термоэлектрических преобразователей используются сплавы драгоценных и неблагородных металлов. Определенные группы сплавов используются для конкретных диапазонов рабочих температур. В зависимости от пар металлов, используемых для изготовления, устройства классифицируются на различные типы. Для установки газовых котлов чаще всего используются следующие типы устройств:
- термопара типа E. Заводская маркировка ТХКн, представляет собой пластины из хромеля и константана. Прибор предназначен для температурного диапазона от 0°C и до +600°C,
- тип J. Предусматривает композицию из железа и константана, маркировка ТЖК. Используется для рабочих температур в пределах от -100°C и до +1200°C,
- тип Kс маркировкой ТХА, изготавливается на основе пластин из хромеля и алюмеля. Температурный диапазон применения термопары типа Kзначительный – от -200°C и до +1350°C,
- тип Lс маркировкой ТХК. Элементы конструкции представляют собой хромель и копель. Устройство предназначено для температур от -200°C и до +850°C.
Термопара типа J для газовых котлов.
В тяжелой промышленности используются следующие типы изделий:
- тип Sс маркировкой ТПП10 представляет собой композицию платинородий-платина. Применяется в установках при температурном режиме до +1700°C,
- тип Bс маркировкой ТПР состоит из композиции пластин платинородий-платинородий. Продукт предназначен для температурного диапазона от -100°C и до +1800°C.
Также производятся другие варианты подобных устройств из сплавов драгоценных металлов, которые важны в тяжелой промышленности и литейном производстве.
Технические характеристики
Согласно ГОСТ Р 8.585-2001, термопара — это прибор для измерения температуры, состоящий из двух проводников, изготовленных из различных сплавов. Каждый сплав отличается по сопротивлению и электрическому напряжению. Контакт между проводниками осуществляется либо в одной, либо в нескольких точках, а в некоторых моделях это возможно благодаря наличию компенсирующей проволоки. В конструкции термопар используются неблагородные металлы.
Термопара выглядит очень просто и состоит из корпуса с литой головкой, снабженной колпачком и фосфорными прокладками для компенсации линейного расширения электродов. Торец изделия обеспечивает надежную изоляцию рабочего соединения, а защитная трубка состоит из рабочей и нерабочей части. Все соединительные кабели прокладываются через фитинг с асбестовым уплотнением. Если электроды изготовлены из драгоценных металлов, то в качестве защитных трубок можно использовать также изделия из люминофора или кварца.
Отклонение измерений приборов составляет один градус, что считается довольно значительным для работы систем газового отопления и не позволяет назвать приборы высокоточными. Неточность измерения температуры обусловлена конструктивными особенностями термопары. Проблема заключается в том, что соединение пластин трубы производится разными способами. В некоторых моделях соединение выполняется точечной сваркой, в других — сваркой или обжимом.
Если соединение двух проводников выполнено некачественно, возникает дефект в одну или несколько степеней. Это критическое значение дефекта, увеличение которого может повлиять на работу и безопасность котла. Поэтому при выборе термопары ищите изделия надежных и проверенных производителей, так как ошибка в один градус — это роскошь, которую AHU не может себе позволить.
Принцип действия
Термопары, установленные в газовых котлах, работают синхронно с входным электромагнитным клапаном, который немедленно перекрывает подачу топлива при первом сигнале от термопары. Работа термопары полностью основана на так называемом эффекте Зеебека, при котором две трубки из разных материалов соприкасаются друг с другом в одной или нескольких точках, так называемых рабочих точках, которые расположены в области открытого пламени горелки. На противоположных концах этих металлических пластин проводники приварены или припаяны к защитной оболочке, другой конец которой удерживается зажимной гайкой в гнезде датчика. В момент зажигания запальника и горелки котла топливо подается вручную путем нажатия на шток.
При этом газ поступает в запальник, который начинает гореть и нагревает своим пламенем термопару, расположенную рядом с ним. Через 15 секунд кнопку подачи топлива отпускают и подают топливо, так как термопара начала вырабатывать напряжение, удерживая шток топливного клапана в нужном положении. Среднее напряжение, которое может генерировать термопара из-за разности потенциалов на холодных концах, находится в диапазоне 40-50 мВ. В некоторых моделях с высокими техническими характеристиками клапаны характеризуются максимальной чувствительностью и удерживаются открытыми до тех пор, пока входное напряжение не упадет ниже 20 мВ.
Термопары являются наиболее важным звеном в системе безопасности газового котла. В случае неисправности или отказа элементов или внезапного угасания пламени, что может произойти в котлах с открытой камерой сгорания из-за большого тока, немедленно срабатывают электромагнитные клапаны и подача топлива прерывается.
Плюсы и минусы
Как и любое устройство, термопары имеют свои преимущества и недостатки. К достоинствам устройств относится их низкая стоимость, которая обусловлена относительно простой конструкцией, и длительный срок службы. Долговечность устройств обусловлена отсутствием сложных компонентов и движущихся частей, подверженных истиранию. Важным преимуществом является широкий температурный диапазон и простота монтажа и демонтажа устройств. Не стоит забывать и о многофункциональности термопар, которая позволяет использовать устройство и как датчик контроля пламени, и как термометр.
Недостатком является предел напряжения, который ограничен 50 мВ. Это является одной из причин неточностей, возникающих при измерении температуры. Отсутствие линейной зависимости между значениями температуры и разностью потенциалов также является недостатком. Кроме того, этот компонент не подлежит ремонту и в случае выхода из строя должен быть заменен на новый. Однако иногда выход из строя термопары связан с плохим контактом. Чтобы перезагрузить котел, необходимо снять термопару, прочистить каналы и снова установить устройство.
Устройство и принцип работы
Известно, что в замкнутом контуре, состоящем из двух проводников из разных металлов (например, хрома и копеля), возникает термоэлектрическая сила (ТЭДС) при условии, что их горячее и холодное слияние имеют разные температуры (эффект Зеебека). Величина ТЭДС зависит от материала проводника и температуры горячего и холодного слияния.
Обычно напряжение бытовой термопары находится в пределах 20-60 милливольт (мВ), что достаточно для открытия газового клапана, но, конечно, не для работы сложной автоматики и других устройств, которые уже требуют подключения к электросети.
Устройство не ограничивается парой отводов, но конструкция термопары довольно проста и понятна:
- Гильза, внутри которой находятся термоэлектроды с «горячим» спаем проводников, именно она крепится на горелочный модуль котла, рядом с пилотной горелкой (запальником).
- Удлинитель, защищенный медной трубкой от внешнего воздействия электромагнитных полей, служит для соединения рабочей части (горячего спая) с электромагнитным газовым клапаном.
- Диэлектрическая шайба с «холодным» спаем, именно она вставляется в гнездо газового электромагнитного клапана.
Самые распространенные термопары для газовых котлов — хромоалюминиевая (ТХА), хромокопелевая (ТХК), железно-константановая (ТЖК). Все используемые сплавы, их обозначения и свойства приведены в таблице ниже.
| Тип термопары (европейская классификация) | Материалы проводников спая | Российская маркировка | Диапазон температур, °C |
| K | хромель-алюмель | ТХА | -200 – 1 300 |
| L | хромель-копель | ТХК | -200 – 850 |
| J | железо-константан | ТЖК | -100 – 1 200 |
| N | нихросил-нисил | ТНН | -200 – 1 300 |
| T | медь-константан | ТМКн | -200 – 400 |
| E | хромель-константан | ТХКн | 0 – 600 |
| S | платинородий-платина | ТПП10 | 0 – 1 700 |
Как работает термоэлектрический термометр в составе газового котла
Принцип действия термопары как части газового котла везде одинаков:
- Сначала человек механическим путем открывает клапан подачи газа, удерживая кнопку электромагнитного клапана в течение 15-30 секунд.
- Затем единожды нажимается кнопка пъезорозжига, возникает искра и зажигается запальная горелка.
- Кнопка магнитного клапана удерживается еще на протяжении 30-60 секунд, пока рабочий спай термопары, находящийся рядом с запальником, не нагреется и не выдаст необходимое напряжение.
- По прошествии 30-60 секунд кнопка электромагнитного клапана отпускается, но горение не прекращается, поскольку нагретая термопара вырабатывает достаточно напряжения для удержания газового клапана в открытом положении. Котел работает в штатном режиме, без вмешательства человека.
- Как только горение прекращается, пламя больше не нагревает термопару, вследствие чего напряжения недостаточно для удержания электромагнитного газового клапана открытым, он закрывается, прекращая подачу газа.
Инструкция по диагностике, ремонту и замене
Как проверить термопару на работоспособность
Неисправную термопару часто можно обнаружить визуальным осмотром без необходимости демонтажа котла. Во время розжига электромагнитный клапан не остается в затянутом положении после того, как ручка электромагнитного клапана отпущена, потому что на электромагнитный клапан не поступает необходимое минимальное напряжение. Клапан закрывается, и подача газа прерывается.
Можно обойти термопару, затянув или заклеив ручку тяжелым предметом, как это часто делается на практике. Однако мы не рекомендуем этого делать, так как если пламя погаснет, например, при ветре, подача остается открытой, газ не сгорает и попадает в помещение, вызывая аварийную ситуацию. Это может произойти только временно, пока не прибудет техник или аварийная бригада, находясь рядом с котлом и постоянно наблюдая за пламенем.
Чтобы убедиться в отсутствии неисправности или повреждения, стоит проверить термопару мультиметром (тестером), настроенным на mV, или вольтметром:
- Откручиваем гайку, фиксирующую термопару в гнезде электромагнитного газового клапана.
- Снимаем рабочую часть термопары с кота.
- Теперь нужно нагреть рабочую часть термопары, чтобы она образовала напряжение. Сделать это лучше всего над конфоркой кухонной плиты или свечой, пламя должно плотно обволакивать термопару.
- После нагрева термопары (30-60 секунд), прикладываем один щуп тестера к корпусу термопары, а второй – к выходному контакту. Измерения лучше проводить в течение 40-60 секунд, не прекращая греть рабочий спай.
Хорошая термопара для газового котла должна обеспечивать напряжение 20 мВ (0,02 В) или более. Некоторые модели могут выдавать до 50-60 мВ. Если термопара выдает менее 20 мВ, она гарантированно неисправна. Однако не ремонтируйте и не заменяйте прибор поспешно.
Как и в каких случаях ее можно восстановить
Конструкция термопары такова, что любое повреждение или загрязнение может снизить выходное напряжение ниже критического уровня. Очень распространенной причиной неисправности является отложение грязи или сажи в рабочей зоне (нагреваемой части) термопары. Для ремонта термопары достаточно очистить ее мягкой щеткой или ватой со спиртом, стараясь не поцарапать и не повредить. После очистки рекомендуется снова проверить напряжение, следуя инструкциям выше.
Окисленные контакты также являются распространенной причиной, и их можно аккуратно очистить наждачной бумагой. Если на термопаре имеется глубокая черная вмятина или отверстие вследствие обгорания, она гарантированно требует замены.
Порядок замены термопары на новую
Установка новой термопары производится так же, как и демонтаж: сначала рабочая часть с горячим соединением крепится к блоку горелки простым затягиванием гайки. Таким же образом диэлектрическая шайба крепится к седлу газового клапана.
Наиболее важным моментом является регулировка положения термопары по отношению к пилотной горелке, если это необходимо. Принцип прост: пламя фитиля должно полностью окружать рабочую часть термопары.
Цены
Цена термопары зависит от модели и используемого сплава. В среднем цены колеблются от 350 до 500 рублей. Ниже приведена таблица цен на термопары для наиболее распространенных моделей газовых котлов.
| Модель | Стоимость, руб. |
| SIT 200 L=320 мм 0.200.003 для котлов Siberia 11, 11K, 17, 17K | 450-550 |
| SIT 200, L=750 мм — АОГВ — АКГВ СЕРИИ EUROSIT | 500-560 |
| 55mm, M9x1 для Protherm Медведь PLO, Пантера 24 POV 0020027520 | 650-780 |
| L = 250 для Ariston/Аристон SGA 120 R, 150 R, 200 R | 1 500- 1 800 |
| Универсальная термопара 30 mv, 60 sec, 90 cm | 350-450 |
Зачем нужна термопара в газовом котле, как работает
Термопара для газового котла, которая подключается к байпасному клапану, есть в каждой модели газовой системы отопления. Основная функция термопары — измерение высоких температур, а также обеспечение безопасности путем предотвращения утечки газа при погасании огня.
Для чего нужна термопара в котле отопления на газе
При использовании газовой горелки существует риск, что огонь по какой-то причине погаснет и газ хлынет в помещение. При определенных обстоятельствах это может привести к взрыву или отравлению жильцов. Термопара на газовом котле служит для того, чтобы избежать подобных обстоятельств. Как только огонь потушен, подается сигнал на клапан, который перекрывает подачу газа. Расположение термопары выбрано таким образом, чтобы датчики находились в непосредственном контакте с огнем в горелке. Котел сконструирован таким образом, что подача газа не может быть прервана в случае выхода из строя регулирующего клапана. Таким образом, термопара в газовом котле — это устройство, без которого работа прибора полностью прекращается.
Как устроена и работает термопара
Принцип действия термопары в газовом котле основан на физическом явлении, известном как эффект Зеебека. Было замечено, что два металла различной плотности и тепловых свойств, соединенные вместе, при нагревании генерируют электрическое напряжение. В зависимости от конструкции термопары газового котла, сварные швы располагаются в одной или нескольких точках. Качество соединения и количество соединений зависят от рабочих параметров прибора и точности настройки.
-
При нагревании металлов, вырабатывается электричество. Термопара должна выдавать напряжение 40-50 мВ.
Регулировка термопары возможна не на всех моделях. Рабочие условия изменяются путем увеличения или уменьшения расстояния металлического стержня, контактирующего с пламенем, от горелки. Регулировка осуществляется с помощью зажимной гайки.
Прочность термобиметаллического соединения между ними определяет работоспособность датчика температуры. Поэтому сгибать термопару категорически запрещено. Потеря прочности сварного шва приведет к выходу прибора из строя. Ремонт не может быть произведен. Датчик подлежит замене.
Как проверить исправность термопары в котле
Выявить неисправность термопары довольно просто. Перепускной клапан имеет зажимной шпиндель, который регулирует поток газа. Когда котел зажигается, электромагнитный клапан открывается вручную. При его нажатии газ поступает к горелке, которая зажигается пьезоэлектрическим элементом или вручную. Через 10-30 секунд механический клапан освобождается. В этот момент стержень блокируется образовавшимся статическим электричеством. Газ продолжает поступать.
Замена термопары необходима при превышении времени механического зажима клапана. Для активации термопары требуется 10-30 секунд интенсивного нагрева металла. Превышение этого предела указывает на необходимость замены датчика.
Заменить термопару в котле несложно. Котел оснащен специальным техническим отверстием для монтажа. Технические характеристики датчика указаны на информационной табличке, прикрепленной к автоматике управления котла.
Можно правильно установить саму термопару в котел. Однако обратите внимание, что, согласно правилам, все ремонтные работы должны выполняться утвержденными специалистами, представителями газовой службы.
Неисправная термопара не может быть использована. Во время работы не работает электромеханический клапан впуска газа.
Сколько стоит термопара для газового отопительного котла
Стоимость термопары для бытовых газовых котлов зависит от модели используемого аппарата. Отечественные датчики стоят от 250 до 400 рублей. Зарубежная продукция, известных производителей Bosh, Buderus, Viessmann, будет стоить от 1200 рублей и выше.
Технические характеристики термопары отличаются в зависимости от модели газового котла. Поэтому датчики не являются взаимозаменяемыми. Следует приобретать только «отечественные» приборы, изготовленные для данной модели газового котла. Существуют универсальные датчики, которые подходят для большинства газовых котлов.
Проверка и замена
Несмотря на простоту использования и надежность, иногда случаются неисправности датчиков. Основным признаком неисправности данного котельного устройства является угасание фитиля после отпускания кнопки, даже если был соблюден интервал ручной выдержки. В некоторых случаях неисправность проявляется и другим образом: Пламя остается в запальнике, но подача топлива прерывается, как только зажигается основная горелка.
Возможные причины неисправности:
- образование сажи. Покрываясь сажей, электрод начинает хуже нагреваться и постепенно выдает напряжение меньше требуемого минимума;
- прогоревший корпус модуля;
- плохая пайка или иное нарушение контакта между частями электрода;
- ослабевшая гайка крепления. Стержень при этом перекашивается, пламя воздействует неравномерно, и прогрев нарушается;
- обрыв электрической цепи датчика тяги или полная его поломка.
Следует отметить, что проблемы с датчиком тяги также приводят к выходу из строя термопары, так как этот датчик участвует в сбое цепи. Чтобы исключить влияние «тока», необходимо провести тест с временным коротким замыканием кабеля.
Рассмотрим подробнее диагностику термопары.
Методика проверки
- набор рожковых ключей;
- чувствительный мультиметр с возможностью измерять напряжения до 100 мВ, или другой прибор с аналогичными возможностями.
Как проверить термопару в газовом котле мультиметром?
- перекрыть подачу газа с крана подводящей топливо трубы;
- снять кожух котла или его переднюю панель (зависит от конкретной модели агрегата);
- открутить ключами крепящие термоэлектрод и соединительную трубу гайки;
- демонтировать датчик пламени;
- осмотреть электрод, кистью или куском ветоши счистить с него сажу. Если на металле виден прогар материала, узел необходимо заменить;
- зажимы мультиметра устанавливаются на медную трубку и центральный контакт пары. На приборе выставляется минимальный предел измерения — до 1 В или 0.1 В, если позволяет шкала;
- далее следует нагреть электрод. Это можно сделать с помощью горелки или зажигалки, или на газовой плите;
- при нагреве исправная пара обязана выдавать напряжение от 0.02 В и выше. Если же на шкале отображается 0, ток «прыгает» или стабилен, но не выходит за предел 20 мВ, необходима замена.
Важно: Современные датчики не подлежат ремонту, в случае поломки они подлежат полной замене. Старые модели в некоторых случаях можно переварить, но это не рекомендуется.
Проверка без демонтажа
Вы можете быстро проверить термопару в газовом котле, не снимая прибор. Чтобы проверить прибор, открутите крепежную гайку, отсоедините шланг и автоматическое предохранительное устройство и подсоедините регулятор, как описано выше. Danac
- зажгите запальник и держите кнопку;
- параллельно контролируйте показания тестером.
Плюсы и недостатки термопар
Термопреобразователь — недорогой и простой компонент, поэтому он широко используется на газовых котлах. Есть и другие преимущества:
- уже упомянутая выше независимость от внешнего питания;
- возможность параллельного использования в качестве температурного датчика, наравне с контролем пламени;
- нет сложной электроники и движущихся частей, а значит — долговечность и надежность;
- работа в широком спектре температур;
- высокая чувствительность, позволяющая применять датчики в защитных системах обогревателей;
- простой монтаж и замена неисправной термопары в газовом котле.
Но есть и недостатки. Одним из важных является то, что увеличение температуры и разности потенциалов не линейно, зависимость не пропорциональна. И напряжение повышается только до определенного предела — как правило, большинство «гражданских» моделей выдают не более 50 мВ. Этого достаточно для работы отключающего устройства, но если вы хотите использовать термопару в качестве измерителя температуры, сигнал необходимо усилить, а приемную часть откалибровать.
Еще одним существенным недостатком является то, что термопару часто нельзя отремонтировать, только заменить. Ниже приведена схема самостоятельной замены на примере блока управления 630 SIT.
Заключение
Термопары используются не только в газовых котлах, но и во многих других бытовых и промышленных системах управления. Их можно использовать даже для выработки электроэнергии для потребителей с низким энергопотреблением — есть примеры электростанций, работающих на огне, которые могут заряжать телефоны или планшеты.
Выбор стандартных инверторов для безопасной эксплуатации АОГВ обусловлен простотой устройства и надежностью агрегата: Когда пламя гаснет, газ немедленно перекрывается. А в сочетании с опциональным контролем отказа датчика температуры современные котлы дают почти стопроцентную гарантию защиты от фатальных неисправностей. При этом такие устройства недороги, просты в установке и могут быть заменены своими руками.
