Датчики для газовых котлов: виды, принцип работы, характеристики

Тяга — это характеристика, отображающая скорость воздухообмена в котле. Для процесса сгорания газа необходимо непрерывное поступление воздуха и отвод продуктов горения (угарного газа, углекислого газа, сажи и испарений воды) в атмосферу.

Виды тяги:

• естественная;

Сгорая, воздух устремляется вверх согласно законам физики, и имеет высокую температуру. При этом обеспечивается отвод продуктов горения и естественный приток воздуха из-за его разряжения в месте сгорания.

Котлы с естественной тягой просты в конструкции, менее шумны и не нуждаются в дополнительном расходе электроэнергии.

• принудительная.

Такой вид тяги осуществляется за счет принудительного притока воздуха в горелку с дутьевого устройства.

Оно так же управляется электронной системой управления.

Забор воздуха происходит из помещения или из атмосферы. Во втором случае зачастую применяется коксиальная труба.

Ее конструкция включает в себя наружную и внутреннюю трубы разных диаметров. Через наружную трубу происходит всасывание воздуха для его принудительной подачи, через внутреннюю — выход угарного газа.

Котлы с принудительной тягой и коксиальной трубой обязательно имеют герметичный тип камеры сгорания. Их преимущества:

• безопасность, в отличие от открытой камеры сгорания;
• высокий КПД котла;
• не расходует кислород в помещении;
• для работы котла необходимо лишь одно отверстие в стене.

Однако присутствует ряд недостатков:

• сложность конструкции, а, следовательно, и более сложное обслуживание и ремонт;
• шумность, из-за работы электромотора надувного устройства;
• необходимость в непрерывном электроснабжении.

Датчик тяги

Определение

Автономный режим работы газового котла осуществляется благодаря электронной системе управления. Она обеспечивает контроль с помощью датчиков, собирая технические показатели с разных частей конструкции. В случае отклонения этих показателей от нормы, система управления меняет режим работы котла либо прекращает его работу.

Датчик тяги газового котла — это контролирующее устройство, которое определяет наличие и степень тяги в дымоходе, а так же передает соответствующие сигналы электронной системе управления котлом.

Он является главным устройством, предохраняющим здоровье и жизни людей от скопления углекислого газа в помещении.

Для чего нужен

Основными функциями датчика тяги являются определение силы тяги и полноты сгорания газа, а так же обеспечение безопасности во время работы газового котла путем подачи сигнала системе управления о недостаточной тяге.

При нарушении процесса выведения угарного газа возникает его скапливание в помещении, что негативно сказывается на здоровье человека, и, при большом объеме скопившихся продуктов горения, несет в себе серьезную угрозу жизни человека.

Датчик тяги выявляет неправильную работу отопительного оборудования и предотвращает ее.

Где расположен

Установка датчика тяги в газовые котлы является обязательным условием их эксплуатации. Это утверждено соответствующим законодательным актом.

Как правило, местом установки датчика приходится дымовой колпак или участок корпуса котла возле вентиляционного канала.

Датчик тяги не устанавливается заводом изготовителем непосредственно в газоход либо разделяется с ним специальным термоизоляционным материалом. Данный вид установки исключает перегрев датчика тяги из-за прямого контакта с горячей поверхностью.

Датчик тяги, как и дымоход, требует периодического осмотра и чистки.

Места размещения

Естественно датчик нужно разместить в зоне влияния отопителя. Поэтому их различают и по способу размещения:

• накладные — устанавливают с плотным контактом непосредственно на нагреваемой поверхности;
• погружные — размещаются внутри теплоносителя;

• комнатные — контролируется температура в помещении;
• наружные — измеряется состояние внешней среды за пределами дома. Обладают влагозащищенным корпусом.

Устройство и принцип действия

Главный принцип работы датчика тяги газового котла — замыкание и размыкание контактов.

Он работает согласно законам физики, тем самым контролируя температуру сгоревшего топлива. При смещении показателя температуры в неприемлемую зону, датчик тяги передает соответствующий сигнал в электронный блок управления котлом.

Тип датчика напрямую зависит от типа и конструкции газового котла, в котором он установлен.

Котел с естественной тягой и открытой камерой сгорания

Основным элементом является пластина, состоящая из двух металлов, имеющих разные характеристики деформирования из-за нагревания, а так же два контакта, которые сводятся и разводятся данными пластинами. Как правило, одна из этих пластин неподвижно закреплена на корпусе датчика, а вторая деформируется из-за термического воздействия.

Датчик должен соответствовать типу топлива. Если котел работает на сжатом природном газе, датчик должен функционировать в температурном диапазоне от 95 до 950 °С, если на сжиженном — от 75 до 1500 °С.

В том случае, если сила тяги становится меньше, происходит скапливание сгоревших газов. Из-за данной неисправности температура измеряющего устройства растет. Биметаллическая пластина размыкает контакты и прекращается подача газа в горелку, то есть блок управления котлом выполняет его экстренное отключение.

Работа возобновиться, когда датчик остынет и его температура опустится в соответствующие рамки. Это значит, что он также выполняет роль термостата.

С принудительной тягой и закрытой камерой сгорания

В данном случае датчик тяги имеет конструкцию пневматического реле с очень чувствительной мембраной. Дутьевое устройство создает сильную тягу и движение сгоревших газов. Под их воздействием мембрана деформируется и замыкает контакты датчика. Блок управления в это время выявляет нормальную работу котла с достаточной тягой.

Но, при недостаточной тяге, не хватает усилия для смещения мембраны и она возвращается в свое изначальное положение. Контакты при этом размыкаются и отопительное устройство прекращает свою работу.

С конденсационным типом отопления

Датчики, как и на котлах с естественной тягой, работают по принципу деформирования биметаллической пластины, однако заводом изготовителем настроены на более низкий температурный режим.

Особенности применения наиболее распространённых термопар

Технические характеристики зависят напрямую от материалов, из которых они произведены.

Тип J (железо-константановая термопара)

• Не рекомендуется использовать ниже 0°С, т.к. конденсация влаги на железном выводе приводит к образованию ржавчины.
• Наиболее подходящий тип для разряженной атмосферы.
• Максимальная температура применения – 500°С, т.к. выше этой температуры происходит быстрое окисление выводов. Оба вывода быстро разрушаются в атмосфере серы.
• Показания повышаются после термического старения.
• Преимуществом является также невысокая стоимость.

Тип Е (хромель-константановая термопара)

• Преимуществом является высокая чувствительность.
• Термоэлектрическая однородность материалов электродов.
• Подходит для использования при низких температурах.

Тип Т (медь-константановая термопара)

• Может использоваться ниже 0°С.
• Может использоваться в атмосфере с небольшим избытком или недостатком кислорода.
• Не рекомендуется использование при температурах выше 400°С.
• Не чувствительна к повышенной влажности.
• Оба вывода могут быть отожжены для удаления материалов, вызывающих термоэлекрическую неоднородность.

Тип К (хромель-алюмелевая термопара)

• Широко используются в различных областях от -100°С до +1000°С (рекомендуемый предел, зависящий от диаметра термоэлектрода).
• В диапазоне от 200 до 500°С возникает эффект гистерезиса, т.е показания при нагреве и охлаждении могут различаться. Иногда разница достигает 5°С.
• Используется в нейтральной атмосфере или атмосфере с избытком кислорода.
• После термического старения показания снижаются.
• Не рекомендуется использовать в разряженной атмосфере, т.к. хром может выделяться из Ni-Cr вывода (так называемая миграция), термопара при этом изменяет ТЭДС и показывает заниженную температуру.
• Атмосфера серы вредна для термопары, т.к. воздействует на оба электрода.

Термопара типа К.

Тип N (нихросил-нисиловая термопара)

• Это относительно новый тип термопары, разработанный на основе термопары типа К. Термопара типа К может легко загрязняться примесями при высоких температурах. Сплавляя оба электрода с кремнием, можно тем самым загрязнить термопару заранее, и таким образом снизить риск дальнейшего загрязнения во время работы.
• Рекомендуемая рабочая температура до 1200°С (зависит от диаметра проволоки).
• Кратковременная работа возможна при 1250°С.
• Высокая стабильность при температурах от 200 до 500°С (значительно меньший гистерезис, чем для термопары типа К).
• Считается самой точной термопарой из неблагородных металлов.

Общие советы по выбору термопар из неблагородных металлов

• Температура применения ниже нуля – тип Е, Т
• Комнатные температуры применения – тип К, Е, Т
• Температура применения до 300°С – тип К
• Температура применения от 300 до 600°С – тип N
• Температура применения выше 600°С – тип К или N

Термопары из благородных металлов

Рекомендуемая максимальная рабочая температура 1350°С. Кратковременное применение возможно при 1600°С. Загрязняется при температурах выше 900°С водородом, углеродом, металлическими примесями из меди и железа. При содержании железа в платиновом электроде на уровне 0,1%, ТЭДС изменяется более, чем на 1 мВ (100°С) при 1200°С и 1,5 мВ (160°С) при 1600°С. Такая же картина наблюдается при загрязнении медью. Таким образом, термопары нельзя армировать стальной трубкой, или следует изолировать электроды от трубки газонепроницаемой керамикой. Может применяться в окислительной атмосфере. При температуре выше 1000°С термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов

Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия. Не рекомендуется применять ниже 400°С, т.к ТЭДС в этой области мала и крайне нелинейна.

Термопары из благородных металлов

Свойства те же, что и у термопар типа S.

Будет интересно Что такое короткое замыкание

Тип В (платнородий-платинородиевая)

Рекомендуемая максимальная температура рабочего диапазона 1500°С (зависит от диаметра проволоки). Кратковременное применение возможно до 1750°С. Может загрязняться при температурах выше 900°С водородом, кремнием, парами меди и железа, но эффект меньше, чем для термопар типа S и R. При температуре выше 1000°С термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов

Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия. Может использоваться в окислительной среде. Не рекомендуется применение при температуре ниже 600°С, где ТЭДС очень мала и нелинейна.. Сводная таблица типов термопар

Сводная таблица типов термопар.

Когда и почему срабатывает

Ряд причин, по которым нарушается тяга в газовом котле и срабатывает датчик:

• неправильная конструкция отопительного оборудования;

Причина, на которую в первую очередь необходимо обратить внимание. Она подразумевает неправильную конструкцию дымохода, наличие изгибов, либо его некачественный монтаж.

• непроходимость дымохода;

Газовые котлы оставляют намного меньше сажи, в отличие от твердотопливных котлов. Не смотря на это, за больший промежуток времени сажа имеет свойство скапливаться и в газовых котлах, что является причиной плохой проходимости дымохода.

Следующей причиной засорения дымохода могут стать посторонние предметы, например листья, ветки деревьев, летающий мусор.

Крайне редко в дымоход могут попадать животные. Зачастую это птицы, вьющие гнезда на дымоходе в неотопительный период или во время отсутствия людей и долго неработающего котла.

Дымоход требует периодического осмотра и, в зависимости от степени загрязнения, механической чистки.

• погодные условия;

Москва — это город частой смены погодных условий.

Причиной выключений могут быть густой туман, сильные осадки или просто высокая влажность воздуха. При этом создается высокое атмосферное давление, которое является препятствием для воздухообмена.

Сильный ветер так же создает высокое давление в атмосфере. Он может навредить естественной тяге и поспособствовать обратному движению продуктов горения (обратной тяге).

Плохие погодные условия могут навредить работе только котлам с естественной тягой и открытой камерой сгорания.

Целесообразным является установка защитного колпака на дымоход. Его название — стабилизатор тяги.

Он препятствует задуванию ветра в воздуховод и предотвращает тушение горелки.

• воздушная пробка;

Для дымоудаления необходимо непрерывное движение воздушных масс. Воздушная пробка в дымоходе может помешать воздухообмену и вызвать обратное движение продуктов горения.

Воздушная пробка возникает вследствие некачественной теплоизоляции дымохода и большой разности температур в его нижней и верхней части. Вверху он, как правило, является холодным, более тяжелым и густым.

• недостаточная высота и неправильное место установки дымохода;

Она зависит от расстояния установки трубы от самой высокой точки крыши – конька кровли. Идеальное расположение — середина стороны кровли и высота над коньком — около 50 см.

• нестабильный уровень напряжения в электроцепи.

Перепады электричества могут негативно сказаться на работе всех электронных составляющих отопительного оборудования.

При срабатывании датчика и отключении котла, не рекомендуется его повторный принудительный запуск. Это навредит отопительному оборудованию и увеличит опасность для здоровья и жизни человека. В таких случаях необходима диагностика, выявление и устранение причин неисправности.

Правильная эксплуатация

При эксплуатации термодатчиков строго должна выполнятся инструкция завода-изготовителя котла и измерительного устройства. Для того чтобы обеспечить точность измерений чувствительный элемент должен обладать наибольшим контактом с измеряемой средой, кроме того потребуется своевременно проводить обслуживание измерительного устройства и его калибровку по срокам обозначенным инструкцией.

Специфика эксплуатации ДТ с соблюдением техники безопасности:

• ДТ устанавливается в ту среду, которая должна контролироваться и регулироваться по теплообмену;
• при установке должны быть исключены все негативные факторы, способные изменить показание датчика;
• запрещается эксплуатировать измеритель, с поврежденной изоляцией;
• запрещено выполнять самостоятельную разборку датчика;
• все ремонтные и обслуживающие операции выполняют при полном отключении сетей измерителя от напряжения 220В.

Диагностика

Перед тем, как как проверить датчик тяги газового котла, следует знать: котлы, оснащенные электронной системой управления, самостоятельно диагностируют неисправный узел, и сообщает об ошибке.

Однако, если модель не оснащена системой управления, возможна самостоятельная проверка состояния котла и выявление неисправности датчика тяги по следующим признакам:

• постоянное самостоятельно отключение котла во время рабочего цикла при нормальном горении, отсутствии перегрева и нормальной тяге;
• отсутствие повторного автоматического запуска после одного цикла работы (10–30 минут).
• Для того, чтобы выполнить самостоятельную диагностику системы контроля воздухообмена и выявить возможную ее неисправность, необходимо:
• установить зеркало к месту установки датчика тяги и запустить котел. На нем не должно оставаться следов запотевания;
• прикрытие заслонки в дымоходе. При исправной системе контроля дымоудаления, котел самостоятельно выключится из-за скопления дыма и перегрева;
• в случае автоматической остановки котла, работающем в режиме горячего водоснабжения, и при открытом кране горячей воды. Это признак неисправного датчика тяги.

Функции тягового регулятора

Основная задача станет понятна, если взглянуть на название устройства. Если не регулировать температуру теплоносителя (водяной рубашки), он попросту закипит. Без автоматического регулятора придется либо постоянно доливать жидкость, либо вручную контролировать поток поступающего в топку воздуха.
Тяговый регулятор в значительной степени облегчает жизнь собственников частного дома. Кроме контролирующей, он выполняет еще две полезные функции:

• установка и поддержание максимально допустимой температуры воды без ее закипания (до 90° С; особенно это актуально осенью или ранней весной);
• экономия топлива (при закрытии заслонки снижается интенсивность (скорость) горения дров (правда, за счет снижения КПД котла)).

Установка регулятора тяги на твердотопливный котел предполагает определенные затраты. В целях экономии некоторые используют в аналогичных целях предохранительный клапан. Почему-то его считают аналогом регулятора.

Решение не самое рациональное, поскольку уже через 3-4 срабатывания (отключение котла при риске перегрева и повторная активация при чрезмерном охлаждении) аксессуар начинает протекать.

Проверка мультиметром

Для данной диагностики необходим определенный опыт, знание электросхемы коты, а так же понимание как работает датчик тяги в газовом котле.

Причиной неправильно работающей системы контроля воздухообмена, либо при наличии всех признаков ее неисправности, может стать нарушение целостности электропроводки. При этом датчик может быть исправным.

В данной ситуации необходим осмотр проводки и мест подключения на предмет целостности и отсутствия окисления, а также диагностика мультиметром. С его помощью «прозванивается» электропроводка и выявляется ее неисправный участок.

Так же тестером можно диагностировать внутреннюю неисправность самого датчика. В норме его сопротивление ровняется 1–2 Ом. При показаниях, равных 0 или бесконечности, неисправен датчик тяги.

Производитель не рекомендует выполнять разборку и ремонт данного устройства. Единственный выход — его замена.

Ремонт

Самостоятельный ремонт повредившейся автоматики котла — дело не только малоприятное, но чаще всего и практически безнадежное, поскольку паспорта котлов пишутся всё-таки не для этих целей. А без точного знания схемы и всех тонкостей устройства автоматической системы простому человеку (не электронщику) лучше даже не начинать. Конечно, я не открою Америку, если скажу, что лучшим решением будет изначально брать котел с надежной автоматикой от уважаемого производителя, так вы меньше рискуете нарваться на неприятности.

Для управления насосами, станциями и прочими устройствами водоснабжения необходимо использовать специальные приборы. Дифференциальное реле давления воды для насоса позволяет автоматически выключать либо включать насос при изменении напора в системе.

Как отключить

В руководстве по эксплуатации нет информации о том, как отключить датчик тяги в газовом котле. Оно не рекомендует самостоятельное отключение данной системы безопасности. Это может повлечь за собой негативные последствия, как для устройства, так и для здоровья человека, так как срабатывание датчика — явный признак опасности.

Отключение датчика тяги — это прямое нарушение правил безопасности, установленных заводом изготовителем отопительного оборудования!

Отравление угарным газом имеет следующие признаки:

• легкая степень — головная боль, головокружение, боли в груди, стук в висках кашель, слезотечение, тошнота, рвота, возможны галлюцинации, покраснение кожи и слизистой поверхности, учащенное сердцебиение, гипертония;
• средняя — шум в ушах, сонливость, паралич;
• тяжелое — потеря сознания, судороги, непроизвольная дефекация или отхождение мочи, сбой ритма дыхания, синий цвет кожи, летальный исход.

Последствия отравления угарным газом могут негативно сказаться на дальнейшей жизнедеятельности человека.

При этом конструкция котла допускает возможность отключения данной системы. Для этого необходимо отсоединить прерыватель термопары и электропроводку датчика тяги от электромагнитного клапана, а так же от электронного блока управления котлом.

Тем самым блок управления продолжит автономное управление работой котла, не учитывая показания температуры сгоревшего газа и силы его выведения в атмосферу.

Регулировка параметров

При покупке датчика владелец может поступить различным образом. Он может оставить заводские значения параметров. Это имеет смысл делать в тех случаях, когда насос работает в стандартных условиях.

Если используемая конструкция имеет свои особенности, то лучше провести настройку самостоятельно. Как это сделать — подробно рассказано далее.

После установки необходимо выполнить настройку минимального и максимального значения давления. Важно, чтобы разница между ними была примерно равна 1 атм. Перед тем, как осуществлять регулировку, выполняют такие действия:

• Все элементы насоса отключают от сети. Теперь нужно полностью слить воду из насоса.
• Нужно проверить уровень давления в котле. Для этого можно воспользоваться любым доступным манометром.
• Необходимо, чтобы давление было равно 1,5 атм. Если оно меньше, требуется подкачать воду.
• В том случае, когда оно превышено, требуется понизить, нажав на ниппель.

Электронное реле давления Источник kty.com.ua
После того, как котёл был подготовлен, необходимо приступить к процедуре регулировки. Здесь для примера рассмотрен датчик механического типа. Регулировку проводят следующим образом:

• Для того, чтобы начать процедуру регулировки. Необходимо отключить насос. Затем полностью слить воду. Проверяют показания манометра. Он должен показывать нулевое значение.
• Приступают к заполнению котла водой. Когда завершают процесс, необходимо вновь провести измерение давления. Это значение нужно зафиксировать.
• Теперь нужно спустить воду, чтобы получить минимальное значение давление. Его также фиксируют.
• При помощи гайки примерно устанавливают пружины так, чтобы они соответствовали нужным значением. Ослабляют пружину меньшего диаметра. С помощью гайки регулируют сжатие пружины большего диаметра. Нужно помнить, что при закручивании увеличивает минимальное давление срабатывания, а при откручивании уменьшают его.
• Заполняют систему водой, затем сливают её. Нужно определить момент, когда произойдёт автоматическое включение насоса. Если он больше или меньше нужного, проводят дополнительную регулировку пружины.
• Приступают к регулировке пружины меньшего диаметра. Её подкручивают, чтобы установить значение, при котором произойдёт отключение насоса. Сжатие приведёт к уменьшению разницы между максимальным и минимальным значением давления, а ослабление — к увеличению этого параметра.
• Выполняют проверку установленных значений. Для этого запускают насос и определяют, при каком значении давления произойдёт отключение.
• Если максимальное значение установлено неточно, то, закручивая или откручивая гайку, регулируют степень сжатия пружины небольшого диаметра до тех пор, пока параметр не будет установлен точно.

Когда пороговые значения давления будут точно установлены, процедура регулировки будет завершена.

Прессостат газового котла Источник stroy-podskazka.ru

Как устранять неисправности

При выявлении неисправности самого датчика тяги газового котла, он заменяется новым. Если с помощью тестера был выявлен обрыв или нарушение электропроводки, необходима замена или ремонт соответствующего участка провода.

После выполнения вышеупомянутых действий необходима повторная проверка работы котла и датчика тяги, путем его принудительного срабатывания.

Важно заметить, что в течении эксплуатации любого типа котла, его периодическое сервисное обслуживание является обязательным и рекомендовано производителем. Оно включает в себя проверку электронного блока управления, контролирующих устройств, а так же механических частей котла. Помимо этого выполняется чистка составляющих котла и дымохода от накопившихся продуктов горения.

Для этого привлекаются квалифицированные работники, имеющие соответствующее образование и диагностическое оборудование, соответствующее особенностям конкретного типа котла.

Где купить

Электроника для котлов отопления доступна для приобретения в специализированных магазинах вашего города. Но существует другой вариант, который недавно получил ещё и значительные улучшения. Долго ждать посылку из Китая больше не требуется: в интернет-магазине АлиЭкспресс появилась возможность отгрузки с перевалочных складов, расположенных в различных странах. Например, при заказе вы можете указать опцию «Доставка из Российской Федерации».

Переходите по ссылкам и выбирайте:

Цены

Каждая торговая марка производит котлы особой конструкции, поэтому об универсальности защитных элементов говорить не приходится. Если необходимо заменить этот контролёр, то искать замену следует у той же фирмы, что и сам газовый агрегат. Причём он должен полностью соответствовать рабочим характеристикам.

Приблизительная стоимость датчиков тяги для популярных моделей котлов:

Как видно из таблицы покупка оригинальных деталей потребует довольно весомых вложений. Тем не менее, экономить и брать китайский аналог не стоит: несмотря на то, что они в 5–10 раз дешевле, у них и качество соответствующее, что в дальнейшем может негативно сказаться на безопасной эксплуатации котла.

Причины поломки

В условиях постоянной работы двухконтурного котла возможны поломки или неточная подача информации датчиком дыма.

К подобным последствиям могут привести следующие негативные моменты.

• Окисление контактов. При включении вентилятора слышится звуковой сигнал переключателя, однако из-за процессов окисления на его проводящих ток элементах цепь не может замкнуться.
• Износ мембраны. Работа прессостата может существенно ухудшиться, если ухудшатся технические свойства его подвижного элемента (мембраны).
• Пробка из мусора, повреждения трубки конденсатосборника. Если на трубке образовались трещины, разрывы либо она засорилась, залилась водой, датчик дыма может начать выдавать ошибку в показаниях.

• Понижение производительности вентилятора. Ухудшение работы вентилятора влечет за собой ухудшение работы и самого прессостата.