Для чего нужна термопара в газовом котле
Перейти к содержимому

Для чего нужна термопара в газовом котле

  • автор:

Что такое термопара для газового котла – принцип работы, устройство, порядок замены

Термопара — это контрольно-измерительный модуль, устанавливаемый в газовых котлах, и выполняющий роль защитного элемента для аварийного перекрытия клапана подачи газа при затухании огня. Его работа не зависит от подачи электричества, то есть данный модуль полностью автономный. Также он активно используется в промышленности для точного измерения температуры в условиях агрессивной среды. А ещё термопары сейчас повсеместно устанавливаются в смартфонах, компьютерах. Именно с их помощью устройство отслеживает нагрев расположенных на материнских платах комплектующих.

Для чего нужна термопара в газовом котле

Термопара устанавливается на газовый котел для обеспечения дополнительной защиты от возможных протечек газа, когда огонь затухает. Иногда его ещё называют как «датчик контроля огня». Как только внутри камеры горения температура снижается, то автоматически перекрывается и блокируется клапан подачи газа. Как правило, до остывания датчика даже вручную открыть клапан — нельзя.

Читайте больше: Почему гудит газовый котел

Описание элемента

Термопара – это практически единственный прибор, измеряющий предельно высокие температуры. Его устанавливают в различное котельное оборудование. Задача элемента – контролировать терморежим, защищая систему от возможного перегрева.

Читайте также: Систейнеры для инструментов: что такое, обзор и выбор модели

Если в камере сгорания по какой-либо причине отсутствует пламя, термопара автоматически перекрывает подачу газа. То есть это защитный элемент.

Вообще устройство, замеряющее температуру рабочей среды, широко востребовано в разных областях человеческой деятельности: промышленность, медицина и другие сферы, где важна точная температура.

Как работает термопара в газовом котле

Принцип работы основан на таком физическом явлении, как электродвижущая сила (ЭДС, открыта Томасом Зеебеком ещё в 1821 году). Основные положения явления:

  • в замкнутой цепи между двумя контактирующими проводниками из разных материалов возникает электрический ток;
  • чем выше разница температур в месте контакта (спаек) — тем выше напряжение генерируемого тока.

То есть принцип работы устанавливаемой термопары газового котла следующий:

  • когда внутри камеры горения отсутствует огонь, то датчик генерирует определенное напряжение;
  • когда внутри камеры горения зажигается огонь, то температура вырастает, возникает большая разница температур в месте контакта проводников, из-за чего генерируется электрический ток.

А Вы до этого знали, как работает термопара?

Нет. Век живи, век учись

Вырабатываемого тока при нагреве датчика достаточно для удерживания электромагнитного клапана подачи газа в открытом положении. Но как только огонь гаснет, напряжение падает, клапан автоматически закрывается.

Общее устройство термопары, устанавливаемых в газовых котлах, следующее:

  • термоэлектрод со спаем двух проводников;
  • удлинительный контакт (расположен внутри капиллярной трубки, он же выступает в качестве минусового контакта);
  • плюсовой контакт (именно на него закручивается фиксирующая диэлектрическая шайба);
  • фиксирующая шайба (диэлектрик, не пропускающий ток).

Главное преимущество данного модуля заключается в том, что для его работы вместе с электромагнитным клапаном не нужно устанавливать блока управления, микропроцессора. То есть вся система работает автономно, подключать её к электричеству не нужно. Среднее напряжение, которое генерируется модулем, установленного в газовых котлах: от 15 до 60 мВ.

Рекомендуем прочитать на нашем сайте: Почему газовый котел не набирает заданную температуру.

Принцип работы

Термопара синхронизирована с впускающим клапаном – именно он подает сигнал для прекращения подачи топлива.

В основе лежит эффект Зеебека. Его суть:

Читайте также: 19 проектов домов из газобетона, которые можно скачать

  1. два разнородных проводника образуют замкнутую цепь;
  2. на места соединения действуют разные температуры;
  3. в цепи образуется термоэлектродвижующая сила.

Последняя возникает не сразу. Механизм работает так:

  1. Одна сторона проводника разогрета, из-за чего на нем быстрее перемещаются электроды, нежели на холодной. В итоге к нему поступает более высокая энергия.
  2. Энергия воздействует на электроды, «толкая» их к холодному проводнику, который копит отрицательный заряд.
  3. С горячей стороны сохраняется положительный заряд.
  4. Заряд копится до тех пор, пока потенциалы не будут отличаться. Электроны с холодной стороны перемещаются обратно к горячему проводнику.
  5. Заключительный этап процесса – придание равновесия.

На термоэлектродвижующую силу воздействуют следующие факторы:

  • показатель температуры на контактах;
  • из чего сделан проводник.

В среду с контролируемой температурой погружают рабочую сторону термопары (место, в котором соединены проводники). Нерабочий спай в это время подсоединяется к измерительному прибору. Для измерения различий потенциалов пользуются милливольтметром, который позволяет вычислить показатели в привычных градусах Цельсия.

Дополнительная информация! Для подключения термопары к измерительному прибору пользуются специальными термопарными проводами (их материал изготовления аналогичен проводникам).

Диагностика, ремонт и замена

Первоначальная проверка термопары выполняется даже без разбора газового котла. Самый распространенный «симптом» — это затухание огня после отпускания кнопки розжига, даже когда котел изнутри уже достаточно сильно прогрелся. Если огонь гаснет, то это означает, что клапан не удерживается в открытом состоянии. То есть термопара не генерирует достаточное напряжение для его открытия.

С этой статьей также читают: Основные причины, почему не включается газовый котел.

Также проверяют термопару путем визуального осмотра. Наличие прогаров, отверстий или ложбин — явный признак неисправности.

Как проверить термопару на работоспособность

Для подтверждения «диагноза» следует проверить термопару мультиметром. Как извлечь модуль — точно указывается в технической документации к котлу.

Как правило, для этого необходимо:

  • открутить возле электромагнитного клапана фиксирующую гайку;
  • вынуть датчик из паза, отключить клеммы (если предусмотрены);
  • любым удобным способом нагреть датчик (рекомендуется использовать свечу, но прогревать так, чтобы корпус модуля полностью обволакивало пламя);
  • замерить напряжение (один щуп приложить к корпусу датчика, второй — к выходному контакту).

Специалист в области обслуживания газового оборудования, стаж работы 20 лет

Читайте также: Смазка для редуктора перфоратора: отличия от обычных смазок

При проверке исправности термопары мультиметром один щуп устанавливайте на корпус термопары, другой на свинцовый конец. Напряжение должно постепенно расти и быть не меньше 15 мВ (в этом случае газовый клапан находится в открытом положении и фитиль не гаснет).

Как правило, рабочее напряжение термопары после тщательного прогрева составляет 0,015 – 0,06 В. Если ток меньше 15 мВ, то это однозначно указывает на неисправность датчика, требуется его ремонт или замена.

А вот проверить тестером работоспособность через «прозвонку», как это рекомендуют на многочисленных форумах — не лучший вариант. Вполне возможно, что из-за перегрева или окиси спай «разорвался» и проводник замыкает на корпус. То есть разрыв цепи фактически есть, но мультиметр этого не покажет.

Переходим к чистке колонки

Перекрываем кран подачи газа к котлу. Ключом № 10 откручиваем винт крепления под дверцей котла и снимаем дверцу.

Отсоединяем провод, соединяющий пьезоэлемент и электрод розжига.

Ключом № 10 откручиваем фиксатор термопары. Ключом № 9 откручиваем термопару от клапана.

Примечание: необходимо следить, чтобы термопара во время откручивания не проворачивалась.

Отмечаем глубину вхождения форсунки в основную горелку, чтобы не нарушить настройку котла.

Ключом № 17 откручиваем гайку крепления медной трубки от горелки к клапану. Ключом № 10 откручиваем электрод розжига от пилотной горелки и медную трубку от пилотной горелки и клапана. Отверткой с плоским шлицем откручиваем два винта крепления пилотной горелки.

Прокладка, установленная под пилотной горелкой, пришла в негодность. Ее необходимо будет заменить.

Извлекаем форсунку из пилотной горелки.

Совет: если форсунка застряла, можно легонько обстучать горелку ключом.

Откручиваем четыре винта крепления основной горелки к корпусу котла и винт крепления корпуса, чтобы иметь возможность извлечь основную горелку.

Опуская основную горелку вниз, извлекаем медную трубку из клапана.

Извлекаем основную горелку.

Читайте также: Щитовые дома. Из каких материалов их строят? на сайте Недвио

Вынимаем гильзу термометра из корпуса котла.

Ключом № 10 откручиваем четыре винта крепления верхней крышки котла и снимаем ее и лист изоляции под ней.

Откручиваем две гайки крепления газохода к корпусу котла.

Снимаем клеммы с датчика тяги.

Извлекаем завихрители из теплообменника котла. Очищаем их щеткой. При необходимости, пользуемся щеткой по металлу.

Очищаем наружную часть теплообменника щеткой по металлу. Прочищаем каналы теплообменника ершиком на полную глубину. Прочищаем нижнюю часть теплообменника щеткой. Также очищаем зазор между корпусом котла и полом. Очищаем отслоившийся мусор с помощью пылесоса.

Ключом № 13 отпускаем винт, фиксирующий глубину вхождения форсунки в основную горелку и извлекаем ее.

Очищаем горелку ершиком и щеткой, прочищаем ее отверстия пылесосом. Очищаем газоход от пыли снаружи и изнутри.

Прочищаем наружную поверхность форсунки щеткой, затем чистим отверстия форсунки иглой или проволокой.

Примечание: игла должна быть меньшего диаметра, чем диаметр отверстия форсунки. Даже незначительное увеличение диаметра отверстия форсунки может повлиять на режим горения.

Устанавливаем основную горелку на место.

Устанавливаем медную трубку с форсункой и наживляем ее гайку на газовый клапан.

Только после этого закрепляем форсунку на горелке по метке ключом № 13.

Примечание: такая последовательность необходима для того, чтобы не сорвать резьбу в теле клапана.

Окончательно зажимаем гайку медной трубки ключом № 17.

Прочищаем пилотную горелку щеткой по металлу.

Так должна быть установлена термопара в пилотной горелке (кончик термопары напротив языка пламени).

Устанавливаем пилотную горелку на новую прокладку.

Перед установкой форсунки в пилотную горелку, ее необходимо немного притереть к наконечнику медной трубки для лучшей герметизации. Форсунку также следует прочистить или продуть.

Присоединяем медную трубку к пилотной горелке и к клапану ключом № 10.

Остальные детали котла собираются в обратном порядке. Электрод розжига при присоединении не следует зажимать ключом, достаточно сделать это от руки, т. к. он выполнен из керамики и может легко треснуть.

Производим контрольное обмыливание всех соединений. Проверить герметичность присоединения медных трубок к основной и пилотной горелкам удастся только при включении котла.

Преимущества и недостатки использования термопар

Есть 2 ключевых преимущества таких модулей:

Читайте также: Как сохранить начатую монтажную пену, чтобы не засохла? Как открутить пистолет без последствий, очистка

  • дешевизна производства;
  • автономная работа.
  • могут выступать и в качестве температурного датчика;
  • широкий диапазон рабочих температур (с вольфрамовым проводником могут работать при температуре выше 2000 градусов);
  • точные показатели измерения;
  • простой монтаж и замена.

Недостаток единственный: при плохо выполненной спайке термопара выходит из строя достаточно быстро. А это бывает даже при спайке проводников в заводских условиях. Визуально незаметная микротрещина приведет к образованию окиси, а в дальнейшем — прогара. Это дополнительная причина, почему ремонт прогоревшего модуля в домашних условиях — нецелесообразен.

Читайте на сайте больше: Рейтинг самых дешевых и экономичных газовых котлов для частного дома (квартиры)

Способы подключения

Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3. Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:

— Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра; — Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки; — При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода; — По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары; — Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях; — Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур; — Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

Ремонт термопары своими руками

В 95% случаев ремонт термопары не целесообразен или невозможен. Исключения — следующие ситуации:

  1. Причиной неисправности является наличие нагара или сажи в рабочей области (где находится спайка). Удалить его можно с помощью спирта или других растворителей. А вот шлифовать или обрабатывать наждачной бумагой — не стоит.
  2. Окислившиеся контакты в месте соединения с клеммами. Их убрать можно аккуратной шлифовкой на «нулевой» наждачке. Иногда помогает и обработка спиртом.

Если же на термопаре есть видимый прогар или вмятина, то вариант ремонта единственный — поменять датчик на заведомо исправный.

Рекомендуем прочитать на нашем сайте: Порядок замены старого котла на новый

А вот чего делать точно не следует, так это фиксировать кнопку розжига для принудительного открытия клапана подачи газа. Так иногда поступают, когда модуль термодатчика неисправен, а заменить его прямо сейчас нет возможности. Нужно понимать, что это несет потенциальный риск для всех, кто находится в помещении, где установлен котел. Ведь в случае его затухания (например, из-за задувания со стороны дымохода) подача газа не будет автоматически перекрыта.

Комментарии

Войдите, чтобы ответить

Либо это никто не читает, либо одно из двух. Интересная статья. Жаль, тяжело читается.. Шрифт мелкий и расплывчатый. А на картинках текст (в пояснительных рамках) и вовсе нечитабельный. Видимо материальчик содран откуда-то и некачественно скопирован. Посмотреть бы оригинальчик.

Войдите, чтобы ответить

сбросьте свой @ . сброшу на почту. статью. если будет тот же эффект — подкорректирую , я «афтар» этого творения. плагиатом не занимаюсь. ). ковырялся лично..

Войдите, чтобы ответить

не понятно почему потерялось качество . в оригинале Word-документ выглядит безупречно.

Войдите, чтобы ответить

Войдите, чтобы ответить

Добрый день. Хотел узнать мнение или получить совет у знатоков. «Перестал» работать клапан: проверил по отдельности термопару — выдает 40мВ от обычной горелки; проверил клапан — срабатывает начиная от 700мВ точно(дохлая батарейка ААА). В чем косяк пока не понимаю, т.к. вроде едс термопары в границах нормы(очень удивлен показателю вашей термопары. Может в нем и есть проблема. ). Т.к. клапан работает от внешнего питания, хотел узнать — обмотка на клапане не накроется при таком использовании?

Войдите, чтобы ответить

Добрый день,показателей термопары я не знаю ,т.к. она вышла из строя ,но клапан срабатывал где-то около 1в,»тянул» 400ма.Вся «кухня» моя в посте ,при питании от внешего блока питания актуальна как временное решение проблемы на период приобретения(покупки) клапана или термопары ,или комплекта в целом.Если не думаете их приобретать — выкрутите клапан,снимите прокладку резиновую,снимите пружинку -исчезнет головная боль. ) Плита превратится в СССР — девайс. )Удачи.

Войдите, чтобы ответить

PS. Попробуйте отревезировать контактные соединения со снятием термопары ,зачистки посадочного места т.п . соединения клеммы с корпусом .Сдаётся мне — больная ваша термопара. За обмотку клапана не беспокойтесь.Повышайте напряжение до срабатывания клапана — он лишнего тока не возьмёт.

Войдите, чтобы ответить

Благодарю за столь скорый ответ! Контакты термопары по мере возможности уже зачистил, но, увы, или к счастью, кроме нагара там нечего было чистить. Замеры я уже делал на тестовом стенде без лишних деталей. Учитывая прожорливость клапана, мне тоже кажется что проблема в термопаре, но в противовес этому идет таблица ТЭДС стандартных термопар(https://kipiya.ru/2008/04/04/tablica-termo-eds-standartnyx-termopar/, https://temperatures.ru/pages/graduirovochnye_tablicy), где максимальные показания не превышают 70мВ. Именно поэтому я и стал искать помощи, ибо на данный момент сложилось два впечатления: испортилась обмотка клапана раз так много требует для удержания и испортилась термопара раз выдает так мало. Но и то, и другое не выдерживает критики. Либо я что то упускаю. В общем остается два варианта, либо убрать клапан, либо покупать комплект. А пока просто обойду термопару с помощью внешнего питания.

Войдите, чтобы ответить

в плане стандартов — таблица орентирует на промышленные термопары ,слаботочные (стандарты СССР- СНГ,) что касается газ-контроля — эти термопары «заточены » под буржуйские плиты.По сути промтермопары выдают СЛАБОТОЧНЫЙ СИГНАЛ на электронные приборы (с дальнейшим усилением такового) для контроля термопроцессов. .Что касается т/п газ-контроля ,то она (она спецназом разработана для клапана) выдаёт значительный ток на клапан ,а клапану нужно преодолеть сопротивление пружины и ещё придавить прокладку. На производстве есть закалочные трансформаторы (напайка резцов). выдают 2вольта с понижающей обмотки между контактами.Зажимается резец ,накаляется. идёт ток 400 — 600а. примерно и термопара газ-контроля расчитана на ток до 500ма. Газ-контроль отсекает газ от краников духовки,горелок..Не куда он далее не пойдёт пока вы не откроете краник. Если посмотреть комменты в инете про газ-контроль ,можно сделать вывод — он не совершенен,недолговечен. = смывной бачёк с блоком электроники. ) Его ставят чтобы» срубить бабло «( ИМХО ). и запчастей нет. Для самодельщиков есть где поупражняться.

Отличия от датчика температуры

В автоматических газовых котлах, помимо термопары, может устанавливаться ещё и датчик температуры — он позволяет снизить интенсивность пламени при достижении заданной пользователем температуры.

Визуально они похожи, поэтому их можно перепутать. Основные отличия:

  • у датчика температуры основа — это массивный цилиндрический сифон в форме запаянной медной колбы;
  • у термодатчика — более тонкая капиллярная трубка;
  • термодатчик устанавливается возле водяного радиатора (так как замеряет температуру теплоносителя, а не пламени в камере горения);
  • термодатчик соединяется с клапаном автоматики.

Термопара Датчик температуры
Принцип работы температурного датчика также отличается. Внутри колбы — специальная жидкость, которая при нагревании расширяется, передает давление в автоматику, а та, в свою очередь, регулирует положение клапана.

Рекомендуем статью: Как правильно выбрать источник бесперебойного питания

Расширительный бачок

Чтобы теплоноситель не издавал журчания, система отопления должна быть полностью заполнена.
Но при этом должна быть предусмотрена возможность свободного расширения рабочей среды при нагреве. Для этого и устанавливается расширительный бачок.

Котлы оснащаются бачками мембранного типа, которые не имеют сообщения с атмосферой (закрытые). Такой бачок разделен эластичной мембраной на две части, одна из которых подсоединена к системе отопления, а другая содержит воздух при некотором давлении.

Объем первой части должен составлять примерно 10% от объема всего теплоносителя в СО. Во второй части нужно поддерживать давление на 0,2 атм меньше того, которое наблюдается в СО при работающем циркуляционном насосе.

Виды термопар

Термопары для бытовых газовых котлов преимущественно хромель-алюмелевые. Они одни из самых дешевых в производстве, выдерживают нагрев до температуры порядка 1500 градусов (в камере горения она в среднем 1000 – 1200 градусов). Но изготавливают их и из других материалов. Самые распространенные:

  • платинородий-платинродиевые (ТПР);
  • платинородий-платиновые (ТПП10);
  • вольфрамрениевые.

Преимущественно такие вариации используются в промышленных котлах. Принцип их устройства и работы — аналогичен. Единственное отличие — это максимально допустимая рабочая температура (а также генерируемый ток).

Как соединить прогоревшую термопару автоматики газового котла

В теории, спаять прогоревший модуль можно. Возможные варианты сварки:

  • в соляном электросварочном аппарате;
  • с помощью ацетиленовой горелки;
  • сварка в угольном или и графитном порошке (в керамической емкости).

А вот ток сварки — примерно 80В 5А. Это показания для хромель-алюмелевой термопары. То есть без лабораторного автотрансформатора (он же ЛАТР) не обойтись. И в дополнение к этому — вероятность того, что шов получится неровным и при нагревании модуль вообще не будет вырабатываться электричество — большая.

Стоимость же новой термопары для котла — от 200 до 1500 рублей (в зависимости от модели). Самые дешевые действительно можно отремонтировать в домашних условиях, если есть подходящее для этого оборудование. А вот дорогие (с платиновыми или вольфрамовыми проводниками) ремонту, как правило, не подлежат, их просто заменяют.

Итого, термопара — это простое с технической стороны устройство, которое обезопасит от протечки газа в случае затухания котла. Средний срок службы такого модуля — 5 лет. Производители котлов рекомендуют производить их диагностику не реже 1 раза в 3 года.

Основные типы термопар для газового котла: плюсы и минусы устройства

Даже далекому от газовых дел обывателю по одному названию становится понятным, что это один из элементов автоматики котельного оборудования. На самом деле термопара для газового котла – ключевая деталь системы безопасности. Без исправно работающего датчика агрегат не сможет работать, а новые модели с электронными блоками даже не запустятся. Поэтому термопару с проблемами нужно менять, иначе газовый котел выйдет из строя.

Устройство и принцип работы газового котла

Функционирование датчика напрямую связано с горелкой. Чтобы понять работу термопары в газовом котле, нужно разобраться с тем, как организовано сжигание газа в горелке, а точнее – как контролируется процесс сжигания газовоздушной смеси.

Современный газовый котел, оснащенный АОГВ, работает в следующем порядке:

  • по сигналу прессостата и датчика давления воды открывается газовый клапан;
  • розжиг пламени на горелке;
  • если появился сигнал с термопары, то газовый клапан блокируется в открытом положении, если нет – пружина отбрасывает запорную иглу, перекрывая подачу газа.

Работа газовой горелки котла построена на обратном принципе. Для того чтобы газ постоянно подавался в зону горения, термодатчик должен быть исправным.

Любой из этих факторов влияет на степень нагрева «горячего» спая и одновременно на безопасность работы газового котла:

  • «блуждающий» контакт на термопаре;
  • неправильное смешение газа с воздухом;
  • нарушение стехиометрического горения, из-за которого температура фронта пламени получается ниже или выше;
  • отложение сажи на рабочем конце термодатчика.

Соответственно, термопара реагирует пониженным напряжением, а котельная автоматика отключает подачу газа в котел.

Электрический.
Твердотопливный.
У меня нет котла.
Проголосовало: 33

Как работает датчик пламени в газовом котле

По внешнему виду термопара напоминает обычную медную трубку с фиксирующей гайкой на конце. Несмотря на внешнюю простоту, устройство термопары газового котла оптимизировано для получения максимальной чувствительности и надежности датчика.

Термопара состоит из четырех частей:

  • наконечник, головка или «горячий спай» термодатчика;
  • медная трубка – удлинитель;
  • защитная гильза;
  • контакт, защищенный диэлектрической шайбой.

Наконечник – спай из двух разнородных металлов или сплавов. Две небольшие детали, одна из которых выглядит, как закругленный конус, вторая – тот же конус, но меньшего размера.

Внутренний конус наконечника из одного сплава, это может быть «копель», вставлен в наружную оболочку из «хромеля». Обе части под давлением спаиваются так, чтобы между ними получилась общая поверхность. Чем больше ее площадь, тем выше чувствительность термопары и ниже рабочая температура.

Гильза изготавливается из бронзы или латуни, ее задача – защищать шов между головкой термопары и медным удлинителем. Внутри медной трубки проложен проводник из меди, который выходит и заканчивается контактной площадкой с изолирующей диэлектрической шайбой. Этот конец вставляется в контактный разъем (+) на АОГВ и жестко фиксируется гайкой-штуцером. Горячий спай устанавливается на кронштейн рядом с запальным устройством.

Для газовых котлов используются АОГВ с термопарой, фиксируемой штуцером или электрической колодкой. Если есть возможность выбирать, то лучше предпочесть модель с гайкой-штуцером.

Проблема в том, что напряжение на термопаре крайне мало, для хром-копелевого спая оно не превышает 25 мВ. Это значит, что даже небольшое окисление поверхности контактов может стать причиной неустойчивой работы системы розжига газового котла. В тех моделях, где контактная площадка фиксируется гайкой-штуцером, таких проблем не возникает.

Как работает «горячий» сплав термодатчика в пламени

Принцип работы термопары основан на физическом явлении термоЭДС. Если сварить два проводника из разных металлов в одной точке и нагревать один из них, а другой охлаждать, то на концах появится разность потенциалов.

Как работает «горячий» сплав термодатчика в пламени

У термопары для газового котла наружная поверхность головки-спая выполняет роль горячего проводника, внутренняя – холодного. От него тепло отводится по медному проводнику. Разность температур снаружи и внутри может достигать нескольких сот градусов.

Напряжение на термопаре при горящей газовой горелке зависит от использованных в спае сплавов и металлов. Самые чувствительные на основе металлов платиновой группы длительно выдают до 50 мВ. Датчики на основе цветных металлов дают 17-25 мВ.

Термодатчик не погружают непосредственно во фронт пламени. Этого делать нельзя, так как при контакте термодатчика с раскаленным газовым пламенем все детали разогреются до высокой температуры, и эффект термоЭДС исчезнет.

Поэтому ставят термопару на удалении 3-4 см от запальника. Это обеспечит нагрев горячего спая и нормальное охлаждение медной трубки. Термопары также устанавливают в твердотопливных котлах отопления. Например, у модели Лемакс термодатчик устанавливается над колосниковой решеткой.

Основные типы термопар для газового котла

Моделей термодатчиков фронта горения газового оборудования много. На термопары существует даже ГОСТ Р 8.585-2001. Отличаются они между собой длиной медной трубки, оформлением и толщиной головки горячего спая и способом фиксации контактной площадки на блоке АОГВ.

Все модели выпускаются стандартной длины, от 30 до 150 см с шагом 30 см. Гайка штуцер может иметь резьбу М8х1, М9х1, 11/32 дюйма или цанга М10х1. Для некоторых моделей АОГВ используется контактная колодка-разъем.

Также термопары отличаются по используемым сплавам.

Для систем контроля газовых котлов используются четыре типа сплавов:

  • тип Е изготавливается спаем сплавов константа и хромель. Работает при температуре до 740 ℃;
  • тип J выполнен на основе железа и константа. Рабочая температура до 600 ℃;
  • тип К имеет спай из алюминия и хромеля. Устойчиво работает до 1350 ℃, отличается быстрым откликом на изменение температуры. Для котлов, работающих на угольном брикете и газовом топливе, не используется из-за высокой чувствительности к повышенному содержанию СО, СО2;
  • тип N работает при температуре до 1200 ℃. В спае использованы нихросил и нисил. Обладает высокой точностью. Применяется в газовых котлах большой мощности.

Кроме термопар на цветных металлах существуют модели на основе платино-платинородиевого спая. Обладают высокой стабильностью работы и низкой чувствительностью к загрязнению продуктами горения газового и брикетного топлива.

Стоимость платиновых термопар на порядок выше хромовых и железных, но применяются термодатчики на платинородиевых спаях преимущественно в промышленности. Пытаться ставить их на бытовые газовые котлы без шунтирования не имеет смысла, так как рабочее напряжение почти вдвое превышает потенциал на наиболее распространенных хромель-копелевых моделях.

Плюсы и минусы

Казалось бы, зачем ставить в газовый котел дополнительное устройство, если на теплообменнике уже стоит тепловой датчик. Как только температура медных стенок и воды поднимется на десяток градусов, автоматика поймет, что горение газового топлива происходит в штатном режиме. Но не все так просто.

Положительные стороны использования термодатчика на спае двух металлов

Первым и наиболее важным преимуществом термопары является простая конструкция и запредельная надежность устройства. Если горелка газового котла регулярно проходит обслуживание и настройку, то датчик горения может прослужить 20-25 лет.

Еще один плюс – небольшая инертность устройства. Термопара срабатывает за 20-25 сек с момента появления или исчезновения пламени. Были попытки упростить конструкцию газового котла и переложить функции термодатчика фронта горения на датчик температуры. Но оказалось, что время нагрева или остывания спирали датчика на порядок больше, чем у термопары. Соответственно в газовом котле успевает скопиться опасно большое количество газа и воздуха, топка могла попросту взорваться.

Минусы применения термопары

Отрицательных сторон немного. Долговечность датчика зависит от качества газа, полноты сгорания топлива и интенсивности отложения сажи на поверхности спая. Если газ загрязнен летучими карбонилами металлов, парами тяжелых нефтепродуктов, то головка спая покрывается белесым или угольным налетом.

Термопара не подлежит капитальному ремонту или восстановлению. Потому при выходе ее из строя другого выхода нет, как поменять термопару в газовом котле. Причем желательно той же модели.

Деталь подвержена замыканию. Причины неизвестны, но считается, что это из-за скопления конденсата внутри медной трубки.

Термопара в системе газового контроля

Существует два варианта работы датчика фронта горения. Первый используется в современных котлах, оснащенных электронной автоматикой контроля и управления процессом отопления. Как правило, контакт от термопары заведен в блок розжига. Напряжение от термоЭДС, поступающее на плату, открывает электронный ключ на базе тиристора или транзистора. А тот, в свою очередь, открывает электромагнитный клапан подачи газа.

В момент включения котла, в течение 20-25 секунд, пока спай не прогрелся, электронный ключ в открытом состоянии удерживается за счет конденсатора. Если от термопары не поступило напряжение на ключ, конденсатор разряжается, закрывается клапан, подача газа прекращается.

Второй вариант используется в старых напольных газовых котлах без электронных компонентов. Включение выполняется нажатием кнопки и механическим разблокированием магнитного клапана. Если розжиг газовой горелки состоялся, и на термопаре появилось термоЭДС, то сгенерированное напряжение блокирует клапан в открытом положении.

Нюансы подключения и проверка

Проверочную процедуру приходится выполнять при неустойчивом, затянутом старте котла, или если электронный блок розжига неожиданно перейдет в непрерывный цикл старт-стоп. В последнем случае часто необоснованно предъявляют претензии к контактам на термопаре. В реальности виноват компенсирующий конденсатор блока розжига.

Нюансы подключения и проверка

Обязательно нужно проверять новую термопару. Для этого достаточно подключить к центральному контакту (+) и медной трубке (-) щупы мультиметра. Выставить предел измерения 1 В или 0,1 В, нагреть спай свечкой или газовой зажигалкой. На экране должно быть не менее 18 мВ.

Старую термопару на котле с АОГВ можно проверить, не демонтируя устройство:

  • откручивают гайку-штуцер блока АОГВ;
  • зажечь папальник;
  • подключить щупы и снять показания.

Этот метод позволяет снять наиболее точные данные. Мультиметр должен показать не менее 25-28 мВ.

Обращайте внимание на положение гильзы с головкой спая. Она должна стоять вертикально, а пламя запальника обтекать только верхние 3 мм термодатчика. Любые другие варианты ведут к перегреву или недогреву устройства.

Положение гильзы с головкой спая

Возможные неисправности и методы их устранения

Несмотря на то, что конструкция термодатчика проста, не содержит сложных, ломающихся элементов, термопара может также быть причиной регулярных выключений газовой горелки.

Проверку начинают с теста запуска котла. Если подача газа блокируется через несколько секунд после запуска автоматики, то первое, что нужно сделать, это закоротить контакты на прессостате. Датчик тяги находится в контрольной цепи автоматики, как и термодатчик, поэтому на момент проверки его нужно исключить.

Отсутствие надежного контакта

Часто работа горелки блокируется по элементарным причинам. Например, открутилась гайка-штуцер, или загрязнилась поверхность контактной площадки. Нужно выкрутить штуцер, дпротереть резьбу и контактную площадку спиртом, проверить состояние изолирующей прокладки и завернуть гайку-штуцер обратно.

Загрязнение или окисление поверхности спая

Температура спая всегда на 100-150 ℃ ниже, чем у фронта пламени. Поэтому при работе поверхность зарастает налетом, из-за которого точность термопары значительно снижается. Органическая грязь смывается уайт-спиритом и ацетоном, все остальное убирается щеткой с бронзовой щетиной.

Загрязнение или окисление поверхности спая

Прогар

Определяется по наличию микроскопических каверн и участков выгоревшего металла. Иногда повреждение можно определить, если опустить медную трубку в воду и сильно подуть. Появятся пузырьки воздуха. В этом случае термопару в газовом котле нужно менять на новую.

Обращайте внимание, чтобы маркировка резьбы на штуцере замены совпадала со старой термопарой.

Неправильное положение

В процессе обслуживания горелки приходится снимать боковую облицовку, термоизоляцию, свечу и термопару. Нередко дело заканчивается тем, что гильза оказывается установлена ниже уровня запальника. Соответственно количество тепла, приводящего к спаю, уменьшается в разы, время срабатывания термопары увеличивается кратно.

Неправильное положение

Поэтому, прежде чем разобрать газовую горелку, будет полезным сделать пару фотографий камерой телефона. Такая подстраховка поможет поставить элементы розжига в правильном положении.

Термопара для газового котла была и остается главным элементом системы безопасности. Если выходит из строя, то лучше заменить аналогом, без экспериментирования с моделями от газовых плит, духовых шкафов или колонок.

Как проверить термопару котла, плиты, колонки: видео.

Поделитесь опытом, приходилось ли вам ремонтировать термопару или заменять датчиками с других моделей газовых котлов. Насколько успешным получилась подобная замена? Сохраните статью в закладках, поделитесь с друзьями из социальных сетей.

author

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 12.12.2021

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Что собой представляет термопара газового котла и для чего она вообще нужна?

Фото 1

Во многих домах центральным элементом системы отопления является газовый котёл. Однако для поддержания исправности прибора необходимо принимать во внимание особенности функционирования оборудования.

Например, в процессе работы котельной установки внутри камеры сгорания температура воздуха повышается, поэтому важно контролировать данный параметр.

Специально для этого используется термопара — термоэлектрический прибор, который является практически единственным устройством для точного измерения повышенных температур. Сегодня применяют оборудование, функционирующее вместе с автоматическими клапанами.

Особенности регулировки температуры в газовых котлах термопарой

Фото 2

Широкое применение оборудования обуславливается тем, что этот прибор считается главным способом измерить температуру воздуха, а также контролировать уровень пламени.

Ведь устройство не подвергается воздействию повышенных температур и функционирует по специальному принципу, позволяющему получать точные показатели и быстро реагировать даже на незначительные изменения.

Для чего нужна

Термопара — прибор, который устанавливается в отопительном оборудовании и предназначен, чтобы преобразовать термическую энергию в электрический ток для электромагнитных катушек и выполняет функцию главной составляющей защиты газо-контроля. Прибор работает в комплексе со специальным отсекающим газовым клапаном, перекрывающим подачу потока топлива.

Принцип работы

Для изготовления прибора используется сплав из металлов. Он выдерживает воздействие высокими температурами. Однако если в оборудовании произойдёт сбой, то работа газового котла будет остановлена.

Фото 3

Фото 1. Термопара для газового котла с автоматикой 345-1000 мм, производитель — «Арбат», Россия.

Ведь этот термоэлемент функционирует в комплексе со специальным электромагнитным отсекающим клапаном, регулирующим поступление газа в топливный тракт, который закрывается сразу же после поломки термопары.

Принцип работы прибора, построен на таком физическом явлении: два металла соединяются и при нагреве в точках крепления (рабочая зона, которая помещается в пламя) на холодных концах появляется напряжение. Это называется эффектом «Зеебека».

Внимание! Многие модели электромагнитных клапанов чувствительны, поэтому остаются открытыми до того момента, как напряжение на входе не снизится до 20 мВ.

Термопара для газового котла

Газ в коттедже, частном доме или городской квартире — экономичный удобный способ обогрева и получения горячей воды. Но газовое топливо бывает и весьма опасным: если пламя горелки погаснет, а владелец (или автоматика) не перекроет поступление горючего, возникнет утечка. И при неблагоприятном развитии событий она способна угрожать людям в помещении. Быстрое перекрытие газа обеспечивает специальное приспособление — термопара для газового котла. Сегодня мы рассмотрим, для чего нужна термопара в котлах, как она устроена, принцип действия и способы диагностики.

Термопара

Назначение

Термопара служит для отключения газа и предотвращения возможных утечек. Устройство основано на конвертации тепловой энергии в ток и служит ключевым компонентом систем аварийного контроля.

Прибор делают из теплостойких металлов, ведь он должен выдерживать высокую температуру. Термопара управляет исполнительным устройством — автоматически срабатывающим клапаном-отсекателем, перекрывающим поступление горючего в газовый котел. Процесс полностью автоматизирован.

Кроме того, обогреватели оснащаются защитными контурами, закрывающими клапан при поломке термопары.

Устройство и схема работы преобразователя

Устройство термопары газового котла несложно. Элементарная конструкция узла включает два соприкасающихся проводника. Главное здесь — различие металлов проводников: материал всегда должен быть разнородным. На этой разнице основан физический принцип работы.

Последний использует явление «эффекта Зеебека»:

  • два разных металла соединяются горячей пайкой;
  • место стыка нагревают открытым огнем;
  • в результате на холодных концах возникает разница электропотенциалов.

Эту разницу можно измерить вольтметром. Когда цепь замкнется, датчик прибора покажет определенное напряжение.

Принцип действия термопары

Значение невелико, но его достаточно для возникновения индуктивности на катушках клапана. Если на «холодных» концах появляется ток, клапан отработает и включит подачу топлива. А когда напряжение упадет ниже некоторой отметки, газ перекроется. Тем самым предотвратится утечка и ее возможные катастрофические последствия.

Важно: чувствительность катушек современных клапанов позволяет оставлять газ открытым до падения напряжения на уровень 20 мВ. А исправная работающая термопара способна выдавать ток до 40–50 мВ.

Отличия термоэлектрической пары от датчика температуры

Обычно в составе газового котла есть не только датчик на металлических сплавах, но и обычный температурный сенсор. Он соединяется с автоматическим клапаном и отключает горелку при достижении теплоносителем заданного настройками уровня температуры. Внешне оба узла весьма похожи и на взгляд непрофессионала одинаковы, их легко спутать. Но отличия есть:

Капиллярная трубка

  • тепловой датчик представляет собой запаянную на конце медную колбу;
  • подключается к автоматике котла тонкой капиллярной трубкой — тоньше, чем проводник термопары;
  • колбу ставят в специальную погружную гильзу или монтируют под обшивкой котла, поблизости от водяной рубашки. С запальником она не контактирует;
  • температурный измеритель имеет другую крепежную гайку или не отсоединяется от контрольной цепи совсем.

Кроме того, отличается и принцип работы термопары для газового котла. Электрический преобразователь эксплуатирует разность потенциалов, а в нагревающейся колбе теплового датчика расширяется особая жидкость. Ее нарастающее давление передается по капиллярной трубке и поступает на отключающий горелку автоматический клапан. Запальник при этом остается гореть.

Блок датчика температуры

Еще одна важная особенность газ-контроля — его автономность и электронезависимость. Узел не нуждается во внешнем питании, работая полностью на разности потенциалов проводника. Это обеспечивает надежную защиту без подключения к электрической сети.

Составные части

Теперь мы знаем, что такое термопара в типичном газовом котле. Пора поговорить об ее устройстве. Датчик состоит из нескольких конструктивных элементов:

  • термоэлектрод для котла из соединенных горячей пайкой разнородных металлов/сплавов. Он размещается рядом с главной горелкой на специальной монтажной пластине. Так выглядит блок на примере напольного нагревателя;Термопара в котле
  • удлинитель, он же минусовой контакт. Это заключенный в медную трубку проводник. Трубка защищает электрический контур от возможных в сети 220 В наводок от других электроприборов. Пара чувствительна даже к небольшим броскам в силу небольшого минимального напряжения;
  • плюсовая клемма. Она вставляется в гнездо газового клапана на диэлектрической шайбе и фиксируется на гайке.Устройство термопары

Металлы

Для термопар применяют сплавы цветных и черных металлов с постоянными характеристиками отношения напряжения к рабочим температурам. Каждому диапазону соответствует определенный сплав в защитном узле котла.

Сегодня делают три основных типа элементов:

  • E. На его производство идут пластины константа и хромеля. Подобная термопара на обогревательный котел служит в диапазоне 0-600 градусов Цельсия и весьма надежна. Узлы типа Е получают маркировку буквами ТХКн;
  • J. Хромель заменен железом, в остальном этот тип аналогичен E. Характеристики и функционал также во многом идентичны, при этом за счет недорогого железа стоимость прибора меньше. Эти пары маркируются аббревиатурой ТЖК и работают в диапазоне от -100 до +1200 градусов, что выше предыдущего;
  • K. Это самые массовые из присутствующих на рынке термопар, обозначаются они буквами ТКА (ТХА). Тип K делается из хромеля и алюминия, рабочий диапазон еще шире — от -200 до 1350 градусов. Пары ТКА крайне чувствительны даже к небольшим колебаниям температур, но за это приходится расплачиваться повышенной зависимостью от среды. При работе в условиях высокого уровня углекислоты K-термопара быстро выходит из строя.

Помимо перечисленных, существуют и другие типы преобразователей. Для каждого диапазона нужна термопара в газовом котле из соответствующих металлов.

Тип Сплав Маркировка по российским стандартам Рабочие температуры, °C
N Нисил-нихросил ТНН -200–1300
R Платина-платинородий ТПП13 0–1700
S Платинородий-платина ТПП10 0–1700
B Платинородий-платинородий ТПР 100–1800
T Константан-медь ТМКн -200–400
U Медьникель-медь -20–500
L Хромель – копель ТХК -200–850

Термопара тха

В газовых плитах, котлах и нагревательных колонках нередко применяют хромель-алюминиевые термопары марки ТХА, хромель-копелевые ТЖК и константан-железные J. Датчики с благородными сплавами в основном предназначены для высокотемпературных условий промышленных производственных циклов.

Выясним, как работает термопара в реальном устройстве

Термодатчик в котле

Все датчики подключаются к приборам обогрева по схожей схеме. Электрод из сплавов размещается возле главной горелки или фитиля, а проводник соединяется с подающим газ в систему АОГВ (Аппарата Отопительного Газового Водогрейного) электромагнит.

Для справки: в атмосферных теплогенераторах и работающих от домашних сетей турбированных устройствах вместо термопар иногда ставят фотоэлектрический сенсор. Он позволяет контролировать газовый поток и температуру без непосредственного контакта с пламенем. В рамках данной статьи эти узлы мы раскрывать не будем.

Рассмотрим принцип работы термопары газового котла на примере АОГВ.

  1. Человек нажимает клавишу подачи газа, открывая электромагнитный клапан котла.
  2. Одновременно он включает пьезоэлектрический разжигатель. Возникает искра на запальнике.
  3. В зависимости от модели клавиша подачи удерживается от 5 до 30 секунд. За это время пламя фитиля прогревает электрод измерителя.
  4. После нагрева появляется постоянный ток. Далее пользователь отпускает кнопку, но за счет работы катушек индуктивности клапан удерживается от закрытия возникшим напряжением. Подача не прекращается.

Термопара схема

Предположим, что огонь по какой-то причине потух. Термоэлемент больше не нагревается, электродвижущая сила ослабевает и пропадает совсем. Следом за этим выключается электромагнит, отпуская пружину. Автоматический клапан захлопывается и перекрывает поступление газового горючего.

Проверка и замена

Несмотря на неприхотливость и надежность, датчики иногда выходят из строя. Основной признак неисправности этого узла котла — затухание фитиля после отпускания кнопки, даже если был выдержан предусмотренный инструкцией интервал удержания. В части случаев неполадка проявляется иным образом: остается пламя на запальнике, но после появления огня на главной горелке подача топлива прекращается.

Возможные причины сбоев:

Чистка термопары

  • 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.

Важно отметить, что проблемы датчика тяги тоже вызывают сбои термопары, поскольку данный сенсор включен в разрыв электрической цепи. Для исключения влияния «тяги» следует выполнить проверку временным замыканием провода.

Рассмотрим подробнее диагностику термопар.

Методика проверки

  • набор рожковых ключей;
  • чувствительный мультиметр с возможностью измерять напряжения до 100 мВ, или другой прибор с аналогичными возможностями.

Как проверить термопару мультиметром на газовом котле:

  • 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;Снятие термопары
  • 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.Проверка термопары

Важно: современные датчики отремонтировать нельзя, в случае поломки они меняются целиком. Более старые модели в ряде случаев можно перепаять, хотя делать этого не рекомендуют.

Проверка без демонтажа

Возможно быстро проверить термопару на газовом котле без снятия собственно узла. Чтобы продиагностировать исправность блока, следует открутить крепежную гайку, разъединить трубку и автоматику защитной системы и подсоединить тестер по описанной выше схеме. После того:

  • зажгите запальник и держите кнопку;
  • параллельно контролируйте показания тестером.

Термопара на котле

Такая проверка термопары удобна, хотя имеет недостаток — в таком случае нельзя визуально оценить состояние электрода и снять накопившуюся сажу.

Плюсы и недостатки термопар

Термопреобразователь — дешевый и простой элемент, чем обусловлено его широкое применение для газовых котлов. Имеются и другие плюсы:

  • 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 имеются и минусы. Немаловажен факт, что температура и рост разности потенциалов связаны нелинейно, зависимость не пропорциональная. А напряжение увеличивается лишь до некоторого предела — как правило, большинство «гражданских» моделей выдает не более 50 мВ. Для работы отсекающего устройства этого достаточно, но желание задействовать термопару как измеритель температуры потребует усиления сигнала и калибровки принимающей части.

Еще один существенный минус — ремонт термопары чаще всего невозможен, только замена. Ниже приведена схема расключения для самостоятельной замены на примере блока управления 630 SIT.

Схема подключения автоматики

Заключение

Термопары нашли применение не только в газовых котлах, но и во множестве других регулирующих устройств бытового и промышленного назначения. С их помощью можно даже вырабатывать электроэнергию для маломощных потребителей — существуют образцы работающих от пламени костра походных электростанций, способных зарядить телефон или планшет.

Выбор рассмотренных преобразователей стандартом для обеспечения безопасной работы АОГВ обусловлен простотой устройства и надежностью узла: при исчезновении пламени газ будет сразу же перекрыт. А вкупе с дополнительным контролем выхода термодатчика из строя современные котлы дают почти стопроцентную гарантию защиты от фатальных сбоев. При этом эти модули недороги, просты в установке, их можно поменять своими руками.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *