АВТОМАТИКА НАПОЛЬНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Устройства управления и защиты котла необходимы для регулирования режимов работы и отключения (прекращения подачи газа на горение) в случаях, когда параметры работы превышают аварийные значения. Современные модели обеспечивают автоматический розжиг аппарата. При оснащении модемом имеется возможность управления котлом со смартфона посредством Wi-Fi или GSM-подключения. Включение и отключение аппарата, изменение режима работы производится посредством соответствующего программного обеспечения. Котел самостоятельно либо по запросу информирует об основных параметрах работы, при аварийной ситуации оповещает о ней. Такие системы особенно актуальны в загородных домах с проживанием по выходным дням.

Немного про автоматизацию

Автоматизация предполагает, что управление каким-либо объектом происходит без непосредственного участия человека. Слово происходит от древнегреческого  αὐτόματος, что можно перевести как «сам собою движущийся». Являясь одним из магистральных направлений научно-технического прогресса, автоматизация проникает во все сферы человеческой деятельности, одно из них — использование газового топлива.

Автоматика бытового газоиспользующего оборудования выполняет следующие функции:

• управление,

• контроль и измерения,

• сигнализацию,

• защиту,

• регулирование.

Устройства управления позволяют в автоматическом режиме производить розжиг и отключение оборудования, изменение режимов работы в соответствии с заданной программой. Современные устройства управления базируются на микропроцессорных электронных блоках, они также руководят работой сигнализации, автоматики безопасности и регулирования.

Контроль и измерения позволяют при помощи показывающих приборов следить за параметрами процессов, происходящих при работе аппаратов, например, по манометру определять давление теплоносителя в системе отопления.

Рис. 1. Органы управления и индикатор газовой колонки Zanussi

Источник:  https://k-remont.ru/upload/iblock/a29/a2947753045d8fa637b386cc6f5a0c44.jpg.

Сигнализация информирует потребителя о состоянии оборудования. Поступают сигналы о включении оборудования, режимах и параметрах работы, причинах отказов и т. д. Например, у многих современных проточных водонагревателей имеется индикация температуры нагретой воды (рис. 1).

Рис. 2. Индикация кода ошибки настенным котлом Baxi

Источник:  https://fixbroken.ru/wp-content/uploads/2018/12/oshibka-e01-na-displee-kotla-baksi.jpg.

У настенных котлов коды ошибок позволяют быстро выявить причину отключения и устранить неисправность (рис. 2).

Автоматика безопасности

Газовое топливо требует внимательного отношения к вопросам безопасности, нарушение которых зачастую приводит к несчастным случаям. Автоматическая защита отключает подачу газа на горелку при возникновении аварийных ситуаций. Она контролирует параметры, при выходе которых за допустимые пределы может произойти поломка оборудования или несчастный случай.

Рис. 3. Автоматика безопасности напольных водонагревателей

Автоматика безопасности большинства напольных отопительных водонагревателей контролирует следующие параметры (рис. 3):

• пламя запальника или основной горелки;

• наличие тяги;

• повышение температуры нагрева воды сверх установленной.

Контроль пламени

Газовое топливо взрывопожароопасно, поэтому его неконтролируемое поступление в топку котла может привести к возгоранию и взрыву. Контроль пламени является важнейшей функцией, выполняемой автоматикой безопасности. В соответствии с пунктом 1.3.3.3 ГОСТ Р 51733-2001 «Котлы газовые центрального отопления, оснащенные атмосферными горелками, номинальной тепловой мощностью до 70 кВт» устройство контроля пламени содержит чувствительный элемент, который вызывает открытие или закрытие подачи газа к горелке при наличии или отсутствии пламени.

На напольных котлах датчиками горения могут служить:

• термопары,

• электроды ионизации,

• биметаллические пластины.

Рис. 4. Принцип работы термопары

Источник:  https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/25/Termopara_termoelement-ru.svg/1280px-Termopara_termoelement-ru.svg.png.

Термопары являются основным узлом термоэлектрической автоматики, которая не требует электропитания от внешнего источника. Необходимое напряжение при нагреве пламенем запальника вырабатывает термопара. Она представляет собой пару проводников из различных материалов, соединенных на одном конце, именуемом горячий спай (рис. 4). При его нагреве на противоположном конце, именуемом холодный спай, появляется разность потенциалов — термо-ЭДС. В бытовом газоиспользующем оборудовании широко применяют хромель-копелевые термопары. Хромель — сплав хрома и никеля, копель — меди, никеля и небольшого количества марганца. Интересный факт: в 1920 — 1930-х годах термопары часто использовались для питания простейших радиоприемников.

В состав термоэлектрической автоматики также входит нормально закрытый электромагнитный клапан. При нажатии на кнопку клапана он открывает подачу газа на запальник. После розжига запальника нагревается термопара. Вырабатываемая термо-ЭДС поступает на катушку клапана и удерживает его в открытом положении. Если запальник гаснет, термопара остывает.

Рис. 5 . Структурная схема энергозависимой автоматики безопасности

Электроды ионизации используются на энергозависимых котлах, автоматика которых требует электропитания. Применяют сеть переменного тока 220 В. Между электродом и горелкой имеется напряжение в несколько тысяч вольт. Пламя проводит электрический ток, воздух не является проводником. Датчик ионизации подключен к блоку управления, который подает сигналы на электромагнитный клапан (рис. 5). При наличии пламени в цепи «электрод-горелка» есть электрический ток, поэтому клапан открыт. При потухании пламени цепь разрывается. Блок управления закрывает клапан и подает сигнал на дисплей, где высвечивается код ошибки.

Рис. 6. Принцип работы биметаллического датчика

Третий способ контроля пламени — применение биметаллических датчиков, которые изготавливаются из двух металлических пластин, скрепленных между собой (рис. 6). Разные металлы имеют различный температурный коэффициент расширения. Если биметалл нагреть, то он изогнется, при этом замкнет или разомкнет электрические контакты либо механически переместит элемент, отвечающий за контроль пламени.

Рис. 7. Датчик пламени автоматики САБК – С – РД

Например, в напольных котлах применяют пневмомеханическую автоматику САБК-С-РД, у которой пламя запальника контролирует биметаллическая изогнутая пластина (рис. 7). При нагреве она выгибается свободным концом вверх и прижимает шарик датчика к соплу. При этом прекращается выход газа из-под мембраны клапана, который обеспечивает проход газа на основную горелку.

Контроль тяги 

Безопасность использования газового топлива в большей мере зависит от удаления продуктов сгорания в атмосферу. Нарушение тяги часто служит причиной несчастных случаев. У напольных котлов с открытой камерой сгорания удаление продуктов сгорания контролируется биметаллическими датчиками различных конструкций или термосопротивлениями. Обычно датчик устанавливается на дымоотводящем патрубке котла. При нормальной тяге он омывается холодным воздухом из помещения. При нарушении тяги горячие продукты сгорания нагревают датчик. В термоэлектрических автоматиках в результате разрывается электрическая цепь между термопарой и электромагнитным клапаном. Последний закрывается и прекращает подачу газа. В пневмомеханических автоматиках открывается выход газа из-под мембраны, которая удерживает клапан в открытом положении. Мембрана опускает клапана на седло, проход газа на горение прекращается.

Контроль температуры нагрева воды

Температура нагрева воды в бытовых системах отопления обычно не превышает 70-80 °С. Больший нагрев чреват ожогами граждан при касании радиаторов. Автоматика котла при превышении установленной температуры прекращает подачу газа на горение. Во многих случаях автоматика безопасности по температуре совмещается с автоматикой регулирования. Обе они используют один датчик и один клапан.

Автоматическое регулирование поддерживает заданный режим работы оборудования без участия человека. На водонагревательных аппаратах задается температура воды в системе отопления, которая в дальнейшем будет неизменной. Регулируется подача газа на основную горелку. При увеличении температуры воды подача газа уменьшается, при остывании — увеличивается.

Рис. 8. Система «термобаллон-сильфон»

В состав термосильфонной автоматики входит термобаллон (рис. 8), помещенный в теплообменник котла, где он непосредственно контактирует с водой. Термобаллон соединен капиллярной трубкой с сильфоном, который представляет собой тонкостенную камеру с гофрированной боковой поверхностью. Вся система заполнена жидкостью с высоким коэффициентом объемного расширения. При нагреве теплоносителя давление внутри термобаллона, а вместе с ним и во всей системе «термобаллон-сильфон», возрастает. Сильфон расширяется. В результате перемещается клапан, регулирующий подачу газа на горение. При достижении температуры, установленной как наибольшая температура нагрева, клапан закрывается и прекращает подачу газа. При остывании воды давление жидкости в системе «термобаллон-сильфон» уменьшается, сильфон сжимается. Клапан открывает подачу газа на горелку.

Автоматика котла КОВ

Котел КОВ имеет термоэлектрическую термоманометрическую автоматику. То есть пламя контролируется термопарой, а температура нагрева воды — термобаллоном.

Рис. 9. Автоматика котла КОВ

Источник:  https://avatars.mds.yandex.net/i?id=42a3e193fab1e58ad46c1f5f43f96749-3380069-images-thumbs&n=13.

Автоматика смонтирована в едином корпусе (рис. 9). На входе газа имеется клапан, на одном штоке с которым смонтирован круглый металлический диск. При нажатии на ручку управления режимом работы клапан опускается и открывает проход газа на запальник. При этом диск прижимается к электромагниту. После розжига запальника термопара выдает термо-ЭДС, которая удерживает диск, а с ним и клапан в открытом положении. Далее регулятором температуры воды открывается клапан на основную горелку. Она зажигается запальником и нагревает воду в теплообменнике. Одновременно греется термобаллон, погруженный в теплообменник. При повышении температуры сильфон расширяется, приближая клапан к седлу и уменьшая проход газа на основную горелку. При достижении заданной температуры клапан закрывается полностью. После остывания воды сильфон сжимается, клапан открывается, основная горелка воспламеняется от запальника. 

В разделе:

Читай также

Больше популярных статей

ОПАСНЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ГАЗА

В данной статье мы расскажем о взрывопожароопасности природного газа и его удушающем действии.

читать полностью

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ. МЕСТОРОЖДЕНИЯ РОССИИ

По запасам природного газа в традиционных месторождениях Российская Федерация занимает первое место в мире — около 50 трлн м3. В топливно-энергетическом балансе нашей страны он занимает ведущее место, обеспечивая более 55 % от общей потребности в энергоресурсах. В данной статье подробно расскажем о том, где именно находятся указанные месторождения.

читать полностью

СТАБИЛИЗАЦИЯ ПЛАМЕНИ

Стабилизация пламени в газовых горелках очень важна, поскольку ее нарушение может привести к пожару. В данной статье мы рассказываем, какими способами достигается стабилизация пламени, а также как предотвратить ее отрыв и проскок. 

читать полностью

S-2356 (A018)
924