Основные типы термопар для газового котла: плюсы и минусы устройства. Как работает термопара в газовом котле.

Чтобы быть уверенным в неисправности или поломке, стоит проверить термопару с помощью мультиметра (тестера), настроенного на мВ, или вольтметра:

Основные типы термопар для газового котла: плюсы и минусы устройства

Даже неспециалист, не знакомый с газом, поймет, что это элемент системы автоматики котла. На самом деле, для газового котла термопара является важной частью системы безопасности. Без исправного датчика прибор не будет работать, а новые модели с электронными блоками даже не запустятся. Поэтому неисправную термопару необходимо заменить, иначе газовый котел выйдет из строя.

Работа датчика напрямую связана с горелкой. Чтобы понять работу термопары в газовом котле, необходимо знать, как организовано сжигание газа в горелке, а точнее, как контролируется процесс горения газовоздушной смеси.

Современный газовый котел, оснащенный АОГВ, работает следующим образом:

• 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 в котле основана на обратном принципе. Для того чтобы газ непрерывно подавался в зону горения, датчик температуры должен быть в идеальном состоянии.

Каждый из этих факторов влияет на степень нагрева «горячего» соединения 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.

В результате термопара реагирует пониженным напряжением, и автоматика котла перекрывает подачу газа в котел.

Как работает датчик пламени в газовом котле

Термопара выглядит как обычная медная трубка с накидной гайкой на конце. Несмотря на кажущуюся простоту, конструкция термопары газового котла была оптимизирована для обеспечения 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 представляет собой соединение двух разнородных металлов или сплавов. Две маленькие части, одна из которых напоминает округлый конус, а другая — такой же конус, но меньшего размера.

Внутренний конус наконечника изготавливается из того же сплава, например, «Копель», и вставляется во внешнюю оболочку из «Хромеля». Эти две части свариваются вместе под давлением так, чтобы они имели общую поверхность. Чем больше площадь поверхности, тем выше чувствительность термопары и ниже рабочая температура.

Гильза изготавливается из бронзы или латуни и предназначена для защиты шва между головкой термопары и медной трубкой. Внутри медной трубки находится медный проводник, который входит в контактную часть с изолирующей диэлектрической шайбой и заканчивается ею. Этот конец вставляется в контактное гнездо (+) на AEC и жестко фиксируется накидной гайкой. Горячий разъем устанавливается на кронштейне рядом с устройством розжига.

Для газовых котлов используется АОГВ с термопарой, закрепленный накидной гайкой или электрической розеткой. Если есть выбор, предпочтительнее модель с накидной гайкой.

Проблема заключается в том, что напряжение на термопаре чрезвычайно мало и не превышает 25 мВ при хромированном соединении. Это означает, что даже незначительное окисление контактной поверхности может привести к сбою в работе системы зажигания газового котла. Такие проблемы не возникают в моделях, где контактная поверхность закреплена накидной гайкой.

Для чего нужна термопара в газовом котле

Термопара (также называемая термометром) — это измерительный и управляющий элемент, который при нагревании генерирует низкое напряжение, достаточное для того, чтобы газовый электромагнитный клапан оставался открытым. По сути, термопара нужна только в целях безопасности: Как только горение в камере сгорания котла по какой-то причине прерывается (например, из-за обратного потока), термопара не может удержать газовый клапан открытым, подача топлива прекращается, и газ не поступает в помещение.

Помимо газовых котлов, термопара также используется в газовых плитах, духовках и водонагревателях. Поэтому необходимо подобрать термопару для газовых котлов, точнее для конкретной модели котельного оборудования или автоматики (обычно это итальянская автоматика EuroSit 630 и ее аналоги).

Устройство и принцип работы

Известно, что в замкнутом контуре, состоящем из двух проводников из разных металлов (например, хрома и копеля), возникает термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) при условии, что их горячее и холодное слияние имеют разные температуры (эффект Зеебека). Величина ТЭДС зависит от материала проводника и температуры горячего и холодного слияния.

Обычно напряжение бытовой термопары находится в пределах 20-60 милливольт (мВ), что достаточно для открытия газового клапана, но, конечно, не для работы сложной автоматики и других устройств, которые уже требуют подключения к электросети.

Прибор не ограничивается парой отводов, но термопара проста и незамысловата:

1. Гильза, внутри которой находятся термоэлектроды с «горячим» спаем проводников, именно она крепится на горелочный модуль котла, рядом с пилотной горелкой (запальником).
2. Удлинитель, защищенный медной трубкой от внешнего воздействия электромагнитных полей, служит для соединения рабочей части (горячего спая) с электромагнитным газовым клапаном.
3. Диэлектрическая шайба с «холодным» спаем, именно она вставляется в гнездо газового электромагнитного клапана.

Наиболее распространенными термопарами для газовых котлов являются хромоалюминиевые (ТХА), хромокобальтовые (ТХК), железно-константиевые (ТЖК). Все используемые сплавы, их обозначения и свойства приведены в следующей таблице.

Тип термопары (европейская классификация)	Материалы проводников спая	Российская маркировка	Диапазон температур, °C
K	хромель-алюмель	ТХА	-200 – 1 300
L	хромель-копель	ТХК	-200 – 850
J	железо-константан	ТЖК	-100 – 1 200
N	нихросил-нисил	ТНН	-200 – 1 300
T	медь-константан	ТМКн	-200 – 400
E	хромель-константан	ТХКн	0 – 600
S	платинородий-платина	ТПП10	0 – 1 700

Как работает термоэлектрический термометр в составе газового котла

Принцип действия термопары как части газового котла везде одинаков:

1. Сначала человек механическим путем открывает клапан подачи газа, удерживая кнопку электромагнитного клапана в течение 15-30 секунд.
2. Затем единожды нажимается кнопка пъезорозжига, возникает искра и зажигается запальная горелка.
3. Кнопка магнитного клапана удерживается еще на протяжении 30-60 секунд, пока рабочий спай термопары, находящийся рядом с запальником, не нагреется и не выдаст необходимое напряжение.
4. По прошествии 30-60 секунд кнопка электромагнитного клапана отпускается, но горение не прекращается, поскольку нагретая термопара вырабатывает достаточно напряжения для удержания газового клапана в открытом положении. Котел работает в штатном режиме, без вмешательства человека.
5. Как только горение прекращается, пламя больше не нагревает термопару, вследствие чего напряжения недостаточно для удержания электромагнитного газового клапана открытым, он закрывается, прекращая подачу газа.

Проверка термопары домашней газовой колонки

При длительной эксплуатации газового котла вполне может случиться так, что термопара выйдет из строя. В этом случае необходимо проверить работу системы, а значит, и самого датчика контроля.

Конечно, не все владельцы газовых систем в состоянии выполнить такую работу. С точки зрения безопасности лучше всего нанять для выполнения таких работ газовую компанию.

Однако могут возникнуть различные ситуации, в том числе и невозможность по каким-то причинам вызвать специалиста. Тогда единственный выход — попытаться выполнить работу самостоятельно.

На рисунке показан вариант установленной термопары, которую необходимо проверить: 1 — непосредственно горячая область датчика, которая чаще всего повреждается. 2 — крепежная гайка, которую необходимо открутить для демонтажа.

При таком сценарии неопытный в газовых вопросах пользователь задается вопросом, как проверить термопару в газовом котле с помощью тестового прибора — распространенного электрического и электронного диагностического устройства. Попробуем объяснить этот технический аспект, чтобы облегчить задачу.

Этап #1 — подготовка к проверке тестером

Прежде всего, тестер — это измерительный прибор, стрелочный или цифровой, с помощью которого можно производить измерения:

• сопротивление;
• величину напряжения (переменного и постоянного);
• силу тока (переменного, постоянного).

Показания, выводимые на дисплей, в некотором смысле являются основополагающими. Кроме того, современные тестеры способны контролировать ряд других параметров, например, индуктивность или емкость.

Однако, учитывая принцип работы нагревателя с термопарой, достаточно функции измерения напряжения в милливольтовом диапазоне.

Метод испытания термопары использует тестер и простой нагревательный элемент — парафин. Как показывают показания тестера (25 мВ), датчик контроля пламени газовой горелки в порядке.

Кроме измерительного прибора (тестера), монтажнику необходим относительно простой инструмент — источник нагрева. Лучше, если такой источник имеет возможность получения открытого пламени. Поэтому лучшим вариантом здесь будет использование обычного парафина.

Этап #2 — визуальный осмотр на наличие дефектов

Процедура испытания самого детектора пламени проста. Однако перед проведением горячего испытания рекомендуется тщательно осмотреть термопару снаружи.

При осмотре области соединения и нисходящего стержня на поверхности не должно быть никаких физических дефектов металла, включая участки с перфорацией.

Этап #3 — тестирование работоспособности датчика

После завершения визуального осмотра можно приступать непосредственно к горячему испытанию. Для этого область соединения и расположенный ниже по потоку конец стержня термопары газовой колонки помещаются над восковым фитилем.

Затем к концам клемм термопары подключается измерительный прибор (тестер) и зажигается свеча. Образовавшийся потенциал наблюдается на рабочей шкале измерительного прибора.

Как заменить температурный датчик?

Большинство способов ремонта (замены) термопары газового котла требуют демонтажа этого компонента из конструкции прибора. Поэтому будущий ремонтник должен знать, как снять и установить датчик. Рассмотрим, как заменить термопару в газовом котле и что для этого необходимо.

Набор инструментов довольно прост. Обычно требуется один или два открытых гаечных ключа на 14 (или 15) гаек.

Следует отметить, что размер крепежных гаек может варьироваться в зависимости от модели котла, как и конструкция самой термопары. В некоторых моделях термопара крепится с помощью винтов.

Демонтаж контрольного датчика в газовом котле для последующего тестирования производительности. В зависимости от модели котла варианты крепления датчика могут различаться.

Таким образом, техник отсоединяет датчик от крепежных винтов. Затем можно снять конструкцию и отремонтировать датчик или заменить его новым. Установите новый компонент в обратном порядке.

Есть ли у вас проблемы с термопарой вашего газового котла? Если да, рекомендуем вам ознакомиться с инструкцией по ремонту и замене.

Как проверить и заменить термопару

Самым главным признаком неисправного датчика пламени является то, что фитиль гаснет одновременно с нажатием кнопки. Иногда проблема проявляется иначе — лампочка на запальнике продолжает гореть, но после того, как основная горелка зажжена, подача топлива снова прекращается, и котел полностью отключается. Причины таких проблем: Причиной проблемы, при которой горелка может загореться, может быть только запальник:

• 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 требуется мультиметр или другой прибор, способный измерять низкие напряжения (до 100 мВ). Именно таким образом проводится проверка:

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 — термопара, работающая на котле, 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 перепайки.

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: