Как работает термопара в газовом котле. Как работает термопара в газовом котле.

Демонтаж контрольного датчика на газовом котле для последующей проверки работоспособности. В зависимости от модели котла варианты крепления датчика могут быть различными

Термопара для газовой колонки: конструкция и принцип работы + проверка и замена своими силами

Современные водонагреватели и газовые котлы оснащаются различными датчиками. Это очевидно, учитывая полностью автоматическую работу этих приборов. Различные параметры работы системы анализируются датчиками, и конечным результатом является правильная настройка газовой системы на соответствующий режим работы.

Одним из важнейших технических датчиков является термопара для газового отопления, которая отслеживает изменение рабочей температуры. В этой статье мы расскажем об устройстве и принципе работы термопары, а также о том, как контролировать ее работоспособность. Также мы обсудим, как можно заменить этот элемент своими руками.

Устройство и назначение термопары

Сенсорные элементы, оснащенные термопарой, используются не только в бытовой технике, но и в промышленном оборудовании. По сути, термопару можно рассматривать как термоэлектрический преобразователь.

Как правило, такой преобразователь используется для измерения температуры окружающей среды. В частности, если мы рассмотрим, как работает термопара в конструкции газового котла, то увидим, что такой преобразователь контролирует (измеряет) температуру пламени газовой горелки.

Внешний вид классической термопары

Примерно так выглядит термопара, но не во всех конструкциях котлов, работающих исключительно на газе. Некоторые устройства могут иметь другую конфигурацию датчика

Конструктивные особенности термопары

Конструкция термопары не представляет особой сложности, но с технологической точки зрения изготовление этого элемента требует высокой точности и соблюдения характеристик используемых компонентов.

Фактически, основными компонентами датчика являются два металлических элемента с различными физическими свойствами.

Эти элементы (провода) свариваются на концах с одной стороны, а концы другой стороны остаются свободными — они используются для соединения с термоэлектрическим преобразователем и передачи разности потенциалов.

Схематическое изображение принципа действия термопары

Схематическое изображение классической термопары: 1 — точка подключения (собственно контрольный элемент); 2 — металл с одним значением МЭД; 3 — металл с другим значением МЭД; 4 — вольтметр, с помощью которого можно снимать показания в милливольтах при нагреве датчика.

Принцип работы и назначение датчика

Термоэлектрический эффект (т.е. эффект Зеббека) определяет принцип работы этого устройства. Проводники из разных металлов, соединенные в одной точке, создают разность потенциалов, поскольку разные металлы имеют разные термоэлектрические коэффициенты.

В газовом котле функция термопары заключается в контроле горения и защите от возможных газов. Когда горелка газового котла или водонагревателя работает в активном режиме (выброс пламени), термопара, установленная в зоне пламени, вырабатывает ток под действием тепла. Этого тока достаточно для управления открытием и удержанием газового клапана.

Схема узла газовой колонки с термопарой

Классическая схема для газовых приборов, показывающая правильную работу прибора: 1 — датчик пламени/термопара; 2 — реле тепловой защиты; 3 — механизм электромагнитного клапана.

Когда температура нагрева резко снижается (пламя горелки гаснет), величина вырабатываемого тока также падает, что приводит к закрытию газового клапана. В результате подача газа в установку блокируется, обеспечивая безопасную эксплуатацию прибора.

Если газовый клапан газового котла не работает, рекомендуем ознакомиться с методами проверки и ремонта.

Как работает термопара

Если вы хотите научиться ремонтировать и устранять неисправности термопары, сначала необходимо понять, как она устроена и как функционирует.

На самом деле, ремонтировать термопару совсем не обязательно. Это устройство имеет очень доступную цену, поэтому его можно часто заменять.

Итак, мы уже поняли, как устроена термопара. Она состоит из двух проводников, соединенных между собой в одной или нескольких точках. Выглядит она как толстая металлическая проволока с утолщениями на концах. Утолщения — это проводники, а сама проволока сделана из хрома и алюминия.

Читайте ещё:  Опрессовка системы отопления: все способы своими руками. Как опрессовать систему отопления.

Как работает термопара:

  • Соединенные между собой разнородные металлы, а точнее их место соединения, нагреваются до определенной температуры;
  • На холодных концах этих металлов образуется напряжение;
  • К концам проводников подключается измерительный прибор, и цепь замыкается;
  • Из-за возникшего напряжения, в катушке электромагнитного клапана возникает индукция;
  • Благодаря этому клапан-отсекатель открывается и удерживается в открытом состоянии.

Когда мы объясняем, как работает термопара, принцип заключается в следующем: Мы нажимаем на шпиндель электромагнитного клапана и открываем его рукой, на запальник поступает порция газа, от которой он воспламеняется, в этот момент края термопары нагреваются над ним, через полминуты этот элемент начинает вырабатывать напряжение и клапан открывается, можно отпустить шпиндель.

Устройство и принцип работы термопары в газовом котле

Термопара состоит из двух проводников из разных металлов, устойчивых к максимальным температурам, соединенных в кольцо. Один из них устанавливается в зоне измерения, другой подключается к преобразователю. В основе принципа термопары лежит физическое явление в виде термоэлектрического эффекта (эффект Зеебека):

  • 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.

Так выглядит термопара для газового котла Затем к холодным концам прибора подключается вольтметр, цепь замыкается, и прибор показывает напряжение.

Принцип действия

Термопары, установленные на газовых котлах, работают синхронно с входным электромагнитным клапаном, который немедленно перекрывает подачу топлива при первом сигнале от термопары. Работа термопары основана исключительно 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 приварены или спаяны проводники с защитной оболочкой, другой конец которой удерживается зажимной гайкой в гнезде автоматического 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 таком 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 выхода из строя элементов или внезапного воспламенения, которое может произойти в котлах с открытой камерой сгорания из-за сильного потока, электромагнитные клапаны немедленно активируются, и подача топлива прерывается.

Плюсы и минусы

Как и любое устройство, термопары имеют преимущества и недостатки. К преимуществам относятся их низкая стоимость, обусловленная относительно простой конструкцией, и длительный срок службы. Долговечность устройств обусловлена отсутствием сложных компонентов и движущихся частей, подверженных трению. Важным преимуществом является широкий диапазон температур и простота монтажа и демонтажа устройств. Нельзя не отметить многофункциональность термопар, которая позволяет использовать прибор и как датчик контроля пламени, и как термометр.

Читайте ещё:  Геотермальное отопление: принцип работы, практическое использование, перспективы. Отопление от земли как работает.

К недостаткам можно отнести предел напряжения, который ограничен 50 мВ. Это является одной из причин ошибок считывания, 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 котел снова заработал, необходимо снять термопару, зачистить трубки и снова установить устройство.

Инструкция по диагностике, ремонту и замене

Как проверить термопару на работоспособность

Часто неисправную термопару можно определить и визуально, не разбирая котел. При розжиге электромагнитный клапан не остается в запертом положении после отпускания кнопки, так как на электромагнитный клапан не поступает необходимое минимальное напряжение. Клапан закрывается, и подача газа прекращается.

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 останется открытой, газ не сгорит и попадет в помещение, что приведет к аварийной ситуации. Вы можете использовать этот байпас только временно, до прибытия техника или запасного устройства, находясь рядом с котлом и постоянно проверяя наличие пламени.

Чтобы убедиться, что термопара исправна или неисправна, стоит проверить ее мультиметром (тестером), настроенным на mV, или вольтметром:

Порядок замены термопары газового котлоагрегата

  1. Откручиваем гайку, фиксирующую термопару в гнезде электромагнитного газового клапана.
  2. Снимаем рабочую часть термопары с кота.
  3. 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.
  4. 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.

Неисправная термопара на газовом котле должна давать напряжение 20 мВ (0,02 В) или больше. Некоторые модели могут выдавать до 50-60 мВ. Если термопара выдает менее 20 мВ, это верный признак неисправной термопары. Однако не ремонтируйте и не заменяйте прибор поспешно.

Как и в каких случаях ее можно восстановить

Термопара сконструирована таким образом, что любое повреждение или загрязнение может снизить выходное напряжение ниже критической точки. Очень распространенной причиной неисправности является скопление грязи или сажи в рабочей (нагретой) части термопары. Чтобы починить термопару, просто очистите ее мягкой щеткой или ватой со спиртом, стараясь не поцарапать и не повредить ее. 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 аналогична демонтажу: сначала прикрепите рабочую часть с горячим соединением к блоку горелки, просто затянув гайку. Таким же образом закрепите диэлектрическую шайбу на седле газового клапана.

Самый важный момент — отрегулировать положение термопары по отношению к пилотной горелке, если это необходимо. Принцип прост: пламя фитиля должно полностью охватывать 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.

Читайте ещё:  Как выбрать самый хороший газовый котел: обзор критериев выбора лучшего агрегата. Газовый котел для отопления частного дома какой лучше выбрать.
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

Как проверить и заменить термопару

Основным признаком неисправности датчика пламени является то, что фитиль гаснет одновременно с отпусканием кнопки. Иногда неисправность проявляется иначе — лампочка в запальнике продолжает гореть, но после того, как основная горелка зажжена, подача топлива снова прекращается и котел полностью отключается. Причины таких проблем: Загорание лампочки в запальнике — не единственная причина проблем с запальником:

Как почистить термопару газового напольного котла

  • 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.

Уточнение. Неисправный датчик тока вызывает подобные симптомы, поскольку этот «концевой выключатель» подключен последовательно с термопарой (в разомкнутую цепь). Чтобы устранить влияние датчика, временно замкните его провода.

Для диагностики вам понадобится мультиметр или другой прибор, способный измерять низкие напряжения (до 100 мВ). Как проводится тест?

Как самостоятельно снять датчик пламени

  1. Закройте подачу газа к теплогенератору либо проточному водонагревателю краном, расположенным на подводящей трубе. Снимите кожух или переднюю панель агрегата.
  2. Пользуясь рожковыми ключами, открутите гайки крепления термоэлектрода и соединительной трубки. Снимите датчик пламени.
  3. Внимательно осмотрите рабочий электрод, очистите его от сажи кистью и ветошью. Если при визуальной проверке обнаружены прогары, термопара безоговорочно подлежит замене.
  4. 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.
  5. Нагревайте термоэлемент конфоркой газовой плиты, наблюдая за показаниями вольтметра.

Основное требование — рабочая термопара для котла должна выдавать напряжение не менее 0,02 вольта. Если прибор показывает нули, напряжение скачет или не превышает 20 мВ, элемент подлежит замене. Современные датчики не подлежат ремонту путем повторной сварки.

Совет. При покупке новой термопары всегда обращайте внимание на марку и модель котла, чтобы не запутаться в маркировках и обозначениях.

Если вы не хотите сначала снимать элемент, диагностику можно провести непосредственно на котле. Открутив гайку, отсоедините трубку термопары от автоматики и подключите мультиметр, как описано выше. Держите кнопку нажатой и включите запальник, чтобы получить показания. Недостаток метода: невозможно визуально осмотреть электрод и очистить его от нагара.

При установке новой термопары в газовый котел отрегулируйте положение нагревательного стержня. В идеале электрод расположен горизонтально, не наклоняется вверх или вниз и хорошо омывается пламенем фитиля.

Заключение

Если вы знаете, как устроена термопара котла и как ее проверить, то выявить проблему и заменить датчик в домашних условиях не составит труда. Здесь важно выявить другие неисправности — либо поломку датчика тока, либо поломку соленоида. Последняя поломка характерна для отечественных моделей автоматических систем — «Арбат», ЖМЗ и так далее. Посмотрите последнее видео, в котором показано, как провести ремонт подручными средствами:

Оцените статью
Добавить комментарий