Датчик пламени горелки: разновидности, конструкция, применение

Основные виды датчиков

Главный принцип работы всех датчиков – это преобразование сигнала и интерпретация результата для оперативного информирования пользователя об изменениях в работе газового котла.

Газовое оборудование оснащено комплектом дополнительного оборудования, благодаря которому его можно программировать на эксплуатацию в определенном режиме.

Ключевые датчики, отвечающие за безопасность оборудования:

• тяги;
• температуры (уличный и комнатный);
• пламени;
• датчики давления (пресостат);
• перегрева.

Рассмотрим характеристики и особенности эксплуатации каждого из них.

Для определения силы тяги в аппарате используется датчик тяги или термореле для газового котла, он же отвечает за корректное сжигание газа.

Тяга необходима для избавления котла от угарного газа. Нормальная тяга «выводит» продукты сгорания из помещения, а не в него, слабая может спровоцировать затухание колонки и, как следствие, аварию.

Чаще всего такие датчики устанавливаются в дымоуловителе. В случае поломки датчика дым от продуктов сгорания проникает в помещение и создает угрозу безопасности жизни.

Тип датчика зависит от вида котла, к которому хотите его подключить. Первый вид – котлы с естественный тягой, второй – с принудительной.

В устройствах с естественной тягой камера сгорания – открытая. При нормальной работе угарный газ выходит через дымоход, а предохранительный термостат следит за наличием тяги и температурой уходящих газов. В таких котлах используется датчик в виде металлической пластины с прикреплённым к ней контактом.

Принцип его работы заключается в подаче сигнала клапану, который в нужный момент перекроет поток газа к горелке. Внутри термореле расположена металлическая полоска, реагирующая на изменение температуры.

Термореле настраивается на определённую температуру в соответствии с находящимся в котле топливом. Если используется природный газ, то границы температуры будут от 75 °С до 950 °С, в случае применения сжиженного – 75- 1500 °С.

Если происходит сбой в процессе выхода угарного газа (через дымоход на улицу), иными словами, нарушается сила тяги, то приспособление срабатывает. Когда это происходит, температура внутри аппарата повышается, металл расширяется, датчик срабатывает и котёл остывает.

Владельцам газовых аппаратов с естественной тягой стоит обратить внимание на понятие «обратная тяга». Простыми словами – это процесс, при котором угарный газ поступает в помещение, а не выводится в дымоход.

Сбой происходит при колебании температур, некорректном монтаже дымохода или его засорении, также могут повлиять и неточные расчёты размеров дымохода. Независимо от причины возникновения обратной тяги, её необходимо немедленно устранить, дабы избежать отравления угарным газом.

В устройствах с принудительной тягой установлена закрытая камера сгорания и газ выводится за счёт турбины-вентилятора. Здесь используется датчик-пневмореле, выполненный в виде мембраны.

При нормальной тяге мембрана немного деформируется под силой угарных газов. Когда поток становится слишком слабым и мембрана остаётся без движения, контакты разъединяются и газовый клапан закрывается. Такой датчик контролирует и работу вентилятора, и скорость продуктов сгорания.

Если есть сомнения в срабатывании устройства, прерывающего подачу газа в случае его утечки, рядом с газовым оборудованием желательно установить датчик угарного газа. Установка его настойчиво рекомендована, но необязательна.

Причины срабатывания датчика тяги: ошибки в установке котла или дымохода, засорение дымохода или остановка вентилятора (только в аппаратах с принудительной тягой).

Принцип работы и устройства системы автоматизации работы газового котла детально описаны в следующей статье, с которой мы рекомендуем ознакомиться.

Что такое термопара?

Термопара представляет собой датчик, преобразующий  изменение температуры в электрический сигнал. В дальнейшем электрическая энергия от такого датчика участвует в работе электроники и автоматики плит, газовых котлах и колонках. При изменении электрического потенциала на концах термопары в определенных пределах происходит блокировка газконтроля и горение в газовой плите прекращается.

Физически термопара представляет собой электрический контакт между двумя проводниками из различных материалов. Такой контакт может обеспечиваться посредством:

• Пайки – обеспечивает хороший контакт для легкоплавких материалов;
• Сварки – обеспечивает наиболее точные измерения, но и наиболее энергоемкий процесс при изготовлении контакта, хорошо подходит для тугоплавких материалов;
• Обжима – наиболее простой способ, но обеспечивает достаточно низкую точность, поскольку при температурном расширении и сужении нарушается плотность контакта.

В зависимости от параметров работы газовых колонок или плит применяются соответствующие способы соединения проводников. Следует отметить, что термопара плиты – это сам контакт, в то время, как все остальные составляющие (провода, экран, выводы и т.д.) представляют собой термометр.

Что контролирует датчик перегрева?

Датчик перегрева – это небольшое устройство, предохраняющее газовый котёл от закипания, которое может произойти при повышении температуры более 100 °С. Когда достигается граничная температура в контуре нагрева, датчик перегрева разъединяет контакты и выключает газовый аппарат.

Основу устройства составляют либо терморезисторы, либо биометрические пластины, иногда это могут быть рабочие датчики NTC.

Причины перегрева газового котла и варианты их устранения:

1. Отсутствие в отопительном контуре циркуляции из-за засорения фильтров. Необходимо аккуратно прочистить все фильтры, промыть их или, при необходимости, заменить новыми.
2. «Завоздушивание» отопительного контура. Избавиться от него можно, просто удалив воздух.
3. Засорился проток из-за большого слоя накипи, при этом слышно, будто котёл «стучит» или издает хлопки. Удаляют лишнее в аппарате при помощи специальных химических средств или кислот.
4. Во время запуска котла слышны звуки шума, и устройство может выдавать ошибку «недостаточная циркуляция». Подобная ситуация возможна при пуске котла, после его долгосрочного простоя и без предварительного прогона вентиляционной системы. Причиной может стать засорение в насосе из-за простоя. Нужно насос разобрать и тщательно промыть, а после повторить запуск вновь.
5. Место установки оборудования было выбрано неправильно. В таком случае, если в помещении повышена влажность воздуха или низкая температура, то металл, из которого изготовлен котёл, начнёт быстро портиться.

При любой причине перегрева её необходимо немедленно удалить, чтобы избежать поломки котла или взрыва. Избавится от перегрева пользователь сможет как самостоятельно, так и используя услуги опытного мастера.

В палатках

Сигнализатор своевременного обнаружения угарного газа в походных условиях давно перестал быть экзотическим атрибутом экипировки рыбаков, охотников, геологов. Причина этому необходимость контроля за эксплуатацией переносных печей, в том числе самодельного изготовления, топливом для которых служат дрова; портативных обогревательных приборов, работающих на жидком топливе, газе.

При использовании таких отопительных агрегатов, устройств, в стесненных условиях временных строений – палаток, возимых домов-вагончиков, высока вероятность повышения концентрации СО в воздухе до смертельно опасных значений, что подтверждает печальная статистика гибели людей от отравления угарным газом.

Возможные поломки и их диагностика

Причиной неисправности системы может быть ее загрязнение, износ клапана и электропары, смещение датчика, а также разрыв соединения деталей. Независимо от сложности ремонта, в первую очередь вызывайте специалиста из соответствующей службы.

При должном опыте по диагностике и ремонту газовых печей можно восстановить газ-контроль самостоятельно, однако если службой будут замечены шаги вскрытия системы, то можно нарваться на штраф. Если внешних повреждений не видно:

1. Перекройте подачу газа.
2. Открутите заднюю крышку печи.
3. Рассоедините элементы системы.
4. Почистите элементы системы щеткой с использованием обычного моющего средства и тщательно просушите.

Если процедура не помогла, вероятно, причина поломки – износ деталей.

Датчики с клапаном

Некоторые газоанализаторы комплектуются защитными клапанами, которые монтируются на источник газа и позволяют аварийно перекрыть его подачу при срабатывании прибора.

В основном датчики с клапаном используются для определения горючих газов — метана, пропана, бытового газа.

У угарного газа, как правило, нет специального газопровода (кому и зачем он нужен?). Тем не менее, датчик с клапаном рекомендован к установке, если вы живете в частном доме с печью, либо жилая часть здания соединена вентиляционным каналом с гаражом.

Прибор с клапаном способен перекрыть воздуховод или закрыть заслонку печи одновременно с подачей сигнала тревоги.

Существует два основных вида клапанов: нормально-открытый и нормально-закрытый. В быту рекомендуется использовать первый, так как в открытом состоянии он не использует электроэнергию, но и не сработает при обесточивании. Зато нормально-закрытый клапан автоматически перекроет приток в дом потенциально опасного газа, даже если электричество вдруг пропадет.

Для дома

Для определения появления угарного газа в жилом доме, на территории частного домовладения лучше всего устанавливать не один сигнализатор СО на традиционном месте – в помещении кухни возле твердотопливной, газовой плиты, котла-подогревателя воды, но и для защиты других мест, где вполне возможно образование, скопление опасной для здоровья людей смеси с воздухом:

• В помещении котельной.
• В гараже, особенно если это встройка/пристройка к жилому дому.
• У камина в гостиной.
• В спальнях.
• В бане, мастерской, при обогреве таких помещений агрегатами на твердом, газообразном топливе.

Кроме жилых, временных объектов для проживания, нахождения людей, важными местами для защиты являются кабины, пассажирские салоны автотранспортных средств, куда СО, всегда содержащийся в составе отработанных газов, неизбежно попадает при работе двигателя автомобиля, автобуса.

За и против системы

Как и каждая технология, система имеет свои плюсы и минусы. Несомненно, главное достоинство режима – существенное повышение безопасности, из-за которой каждый 4-й человек вовсе боится покупать газовую плиту. Также система создает своеобразную защиту от детей.

Из недостатков можно отметить повышенную цену за дополнительную функцию. Но основной минус системы – долгий розжиг конфорки. Причина заключается в том, что при автоматическом включении, датчик должен разогреться до определенной температуры для открытия пропускного газового клапана.

Инфракрасные

Этот датчик работает по принципу изменения длины волны электромагнитного излучения в инфракрасной части спектра. Дело в том, что чистый воздух и содержащий в себе определенные примеси вызывают различное искажение длин световых волн оптического и приближенных к ним областей спектра.

Инфракрасный датчик содержит в себе источник света. В настоящее время активно используются светодиоды, раньше применялись вольфрамовые нити накаливания, как в лампочках Ильича.

Еще одной важной составляющей инфракрасного датчика угарного газа является система светофильтров, улавливающих малейшие отклонения от заданного значения.

Изменение в составе воздуха вызывает прямо пропорциональные изменения спектрального характера. Датчик подает сигнал, если уровень изменений превышает предельно допустимые значения.

Достоинство такого анализатора в том, что его можно запрограммировать на определение нескольких видов газов, в том числе хлора, аммиака и метана. Этот вид датчиков более других приближен к понятию универсальности. Заметим, что абсолютно универсальных газоанализаторов не бывает хотя бы потому, что одни газы тяжелее воздуха, другие — легче, а третьи обладают аналогичными с воздухом физическими параметрами. Поэтому различаются даже правила размещения разных датчиков.

Ионизационные

Работа данных устройств основана на том, что при горении раскаленные газы находятся в ионизированном состоянии, то есть представляют собой плазму. Плазма, как четвертое состояние вещества, за счет ионов обладает высокой электропроводностью.

Конструктивно ионизационный датчик наличия пламени горелки представляет собой металлический электрод, внесенный в зону горения. Между электродом и корпусом горелки (форсунками) приложена разность потенциалов. При наличии пламени между электродом и горелкой начинает протекать электрический  ток, тем больший, чем больше интенсивность горения, то есть степень ионизации нагретых продуктов сгорания.

Достоинства:

• Простота;
• Надежность;
• Долговечность;
• Высокое быстродействие;
• Низкая стоимость.

Недостатки:

• Чувствительность к загрязнениям на поверхности электрода;
• Ненадежность работы в среде газов, содержащих большое количество водорода или окиси углерода, поскольку в таких средах степень ионизации невелика.

К потере чувствительности приводят:

• Загрязнение поверхности;
• Неправильная пропорция горючей смеси;
• Малая интенсивность горения;

Ложное срабатывание может вызвать наличие пыли на изоляции, вызывающей токи утечки.

В зоне горения электрод  располагают в корне пламени, где его температура не превышает 900 ⁰С.  Конструктивно датчик выполняется из хромаля, сплава железа с примесью алюминия и хрома. Изоляция в стенке камеры сгорания выполняется из высокотемпературной керамики.

Наиболее часто ионизационный датчик объединяют с запальным электродом. Во время поджига на него подаются импульсы высокого напряжения. В это время схема контроля пламени отключена. После прекращения поджига реле подключает электрод к схеме контроля. При наличии необходимой величины  тока между электродом и горелкой считается, что поджиг произошел успешно, в противном случае процесс повторяется заново.

Комбинированная конструкция требует наличия высоковольтной изоляции провода, подходящего к электроду.

Как проверить и отключить газ-контроль

Важно понимать, что все манипуляции по замене деталей и ремонту газ-контроля производятся сертифицированными специалистами из соответствующей службы, поэтому самостоятельное отключение режима запрещено законодательством. Однако для тех, кто решится отключить систему без профессионала, нужно придерживаться стандартной инструкции:

• отключите подачу газа;
• удалите из комнаты все электроприборы и гаджеты;
• отключите подачу электроэнергии во всем доме;
• полностью откройте окна;
• закройте кран подачи газа к печи;
• отсоедините газовый шланг и проверьте его на наличие утечки с помощью мыльного раствора;
• найдите систему газового контроля и ключом отсоединить термопару;
• из электроклапана извлеките пружину и верните все на место.

Как сделать газ-контроль своими руками

В систему газового контроля входит клапан, электропара, датчик и проводники. Самостоятельно такой прибор сделать очень сложно. При этом не стоит забывать, что дело касается взрывоопасного вещества, поэтому настоятельно не рекомендуется вносить изменения и ремонтировать систему собственноручно. Для этого существует организация по обслуживанию и ремонту газового оборудования.

Газ-контроль имеет как достоинства, так и недостатки. Главный плюс режима – значительное увеличение безопасности ввиду отсутствия утечки газа при погасании пламени на конфорке. Тем не менее плиты, оборудованные данной системой, стоят дороже. Также минус механизма – потеря времени при розжиге. Однако, если опустить данный факт, режим станет хорошей защитой от протечек взрывоопасного вещества.

Каталитический

Это химический тип прибора, работающий преимущественно на батарейках. Он определяет наличие примеси угарного газа в атмосферном воздухе по возникновению реакции окисления (катализа) на одном из контактов электролитической ванны.

Такое устройство содержит в себе небольшую емкость, заполненную электролитом кислотной или щелочной природы.

Молекулы угарного газа вызывают химическую реакцию, в результате которой на контактах появляется электрическое напряжение. Чем выше содержание СО, тем выше уровень напряжения. После превышения максимально допустимого значения, как и в предыдущем случае, прибор сигнализирует об опасной концентрации угарного газа в воздухе.

К недостатку таких приборов относится постепенный выход из строя электролитического элемента, избежать которого невозможно. Впрочем, некоторые модели позволяют осуществлять замену элемента, который является расходным материалом. Плюс прибора — элементарность монтажа и крайне малое энергопотребление.

Полупроводниковые

Их действие основано на изменении электрической проводимости воздуха, в составе которого появляются молекулы угарного газа. Полупроводниковый датчик состоит из контактов на основе диоксида олова или диоксида рутения, к которым подведен микроскопический ТЭН, осуществляющий нагрев контактов до 250 ℃.

Нагревающиеся контакты осуществляют подогрев и атмосферы вокруг. При этом молекулы монооксида углерода, если они есть в воздушной смеси, вызывают увеличение электрической проводимости воздуха вплоть до образования воздушного «пробоя» меж контактами датчика. Электрическая цепь замыкается, газоанализатор подает светозвуковой сигнал.

Этот тип датчика с сигнализацией считается одним из самых надежных и точных. Случаи ложного срабатывания за все время их использования можно пересчитать по пальцам, и то они происходили из-за некорректной установки прибора — вблизи сильного источника тепла.

Порядок проверки

Большинство сигнализаторов СО являются самостоятельно тестирующими устройствами, аналогично функциям проводных, автономных пожарных извещателей:

• Подача звукового сообщения при разряде сменного элемента питания.
• Выдача светозвукового сигнала при выявлении неисправности, обрыве цепи.

При невозможности самостоятельно установить причину неисправности следует обратиться в ремонтную, торговую организацию, где приобреталось это изделие.

Корпуса сигнализаторов СО следует регулярно очищать от пыли, проверять надежность штепсельных соединений электропитания. По желанию для проверки, квалифицированного технического обслуживания можно пригласить специалистов газовой службы, других специализированных предприятий, выполняющих такой вид услуг.

Порядок установки

Чтобы правильно определить, где ставить автоматический детектор содержания СО в газовоздушной среде помещения, следует вспомнить о физических свойствах этого химического соединения. Прежде всего, о молярной массе, составляющей 28 г/моль, которая чуть меньше этого показателя у воздуха, имеющего усредненное значение 29 г/моль.

С учетом этого важного параметра большинство компаний производителей в сопроводительной технической информации, паспортах на изделия указывают, что устанавливать датчик угарного газа следует:

• На высоте не меньше 1, 5 м от поверхности пола. Такое место установки выбрано также с учетом усредненной высоты органов дыхания человека, вошедшего, находящегося в защищаемом помещении.
• Не больше 0, 3 м от потолка.
• От печи, другого типа отопительного агрегата, кухонной плиты в пределах 1–4 м, в зависимости от размеров помещения; но не ближе 1 м, чтобы исключить тепловое повреждение корпусов сигнализаторов загазованности угарным газом, которые перекликается с требованиями к противопожарным отступкам, разделкам.
• Следует обратить внимание, что предпочтительнее монтировать датчик СО при входе в помещение.

Процесс установки на стену, колонну газоанализатора СО несложен, так как вес большинства изделий не превышает 0, 5 кг, монтаж можно вести как навесом на шурупы, так и наклейкой на двусторонний скотч.

Но, есть и небольшие специфические моменты, на которые следует обратить внимание при установке датчиков СО:

• Длина электрического шнура, как правило, не превышает 1, 5 м, при этом наращивать шнур, разбирать устройство для подключения другого кабеля не рекомендуется.
• Степень защиты большинства устройств не выше IP 33, поэтому место установки следует выбирать таким образом, чтобы исключить попадание пара, брызг воды, жиров/масел, воздействие высокой температуры.
• Не следует устанавливать сигнализаторы СО возле окон, вентиляционных решеток, кондиционеров, где концентрация угарного газа будет всегда ниже за счет разбавления чистым воздухом.

Установка газоанализаторов, в том числе датчиков СО, не является лицензируемым видом работ, поэтому монтаж могут вести сами владельцы помещений.

Привлекать специализированные организации, обладающие допуском СРО, лицензией МЧС, все же следует при установке сложных устройств – сигнализаторов СО с блоком управления клапанами вентиляционных систем, отключения подачи бытовой газовой смеси в защищаемое помещение; комбинированных пожарных извещателей, комплексно реагирующих на появление дыма, угарного газа.

Правила монтажа и обслуживание

Угарный газ обладает примерно той же массой, что и воздух, поэтому анализатор нужно устанавливать на высоте от полутора метров от пола, но не ближе 30 см до потолка.

Датчик размещается на расстоянии от 1 до 4 метров от источника угарного газа, но не ближе метра, особенно если это печь.

Нельзя допускать воздействия на датчик повышенной температуры. Нельзя допускать его загрязнение, в том числе жиром, копотью, сажей. Нельзя располагать его в зоне сквозняков — около окна, неизолированного дымохода, вентиляционных шахт. Недопустимо наличие в помещении с датчиком других источников газовых выделений или испарений — химически активных веществ, спиртов, растворителей, нефтехимикатов, лаков, красок.

Монтаж датчиков с клапанами собственноручно, без привлечения профессионалов, недопустим.

Обслуживание датчика угарного газа с сигнализацией заключается в основном в вытирании с него пыли, особенно в технологических отверстиях. Раз в год необходимо приглашать специалистов газовой службы для поверки прибора. Услуга это платная, но отказываться от нее не стоит, так как самостоятельно проверить его действие невозможно. Несанкционированная и неквалифицированная «проверка» может привести попросту к выходу прибора из строя.

Применение

Область применения сигнализаторов угарного газа обусловлена назначением таких устройств – быстрым, точным обнаружением факта выделения СО в воздушную среду защищаемого объекта; местами, где возможно образование опасных для людей концентраций этого химического соединения:

• В помещениях котельных, возле котлов тепловых, технологических электростанций.
• В жилых, дачных домах, где используются печи, камины, работающие на твердом топливе.
• В домах, квартирах с автономным газовым отоплением, с кухонными газовыми плитами, колонками, бойлерами.
• В частных гаражах, индивидуальных боксах; закрытых, в том числе подземных автостоянках, паркингах.
• Во помещениях строительных объектов, отапливаемых печами типа «буржуек», «булерьянов», капельниц; газовыми отопительными приборами с открытым огнем.

Причиной образования опасных концентраций угарного газа на таких объектах может быть, как сам процесс тления, горения разных видов топлива, так и выход из строя, неправильное функционирование, нарушения требований эксплуатации печей, дымоходов, вентиляционных вытяжных систем; а также рано закрытые заслонки, не удаленные из топок не прогоревшие до золы дрова, уголь, торфяные брикеты.

Принцип работы

Принцип работы термопары заключается в наличии определенного уровня электрического заряда у любого металла. Его уровень составляет порядка нескольких микровольт, эта величина определяет способность электронов металла совершать направленное движение в замкнутой электрической цепи.

В холодном состоянии на выходе получается небольшое напряжение, но, при увеличении температуры этих материалов с одной стороны, увеличивается и разность потенциалов, соответственно, растет величина вырабатываемой термопарой ЭДС. В физике такое явление получило название эффекта Зеебека, по фамилии ученного, открывшего процесс. Пример выработки термоэдс приведен на рисунке 1:

На практике для соединения используются материалы с различными по направленности термоэдс. К примеру, в термопаре из алюмеля и хромеля величина потенциала изменяется на – 17,3 мкВ и 24 мкВ соответственно при изменении температуры на один градус Цельсия. Таким образом, при нагревании этого соединения до 300ºС, на выходе возникнет напряжение равное 24 мВ.

Если рассмотреть схему работы (рис. 2), в ее цепи включены  три элемента: термопара, термореле и электромагнитный клапан. Термопара специально располагается вблизи очага горения, чтобы моментально реагировать на основные процессы в духовых шкафах.

Посмотрите на рисунок, при нагревании контакта термопары в ней возникает ЭДС, которая обуславливает протекание электрического тока через цепь термореле к катушке электромагнита. Когда от электрического поджига зажигается газ, происходит нагревание одного конца термопары в духовке, благодаря описанному выше эффекту в цепи возникает ЭДС.

При замкнутых контактах термореле электрический ток протекает от термопары через замкнутые контакты термореле по катушке электромагнитного клапана. При нагревании термопары величина тока в катушке становится достаточной для перемещения и удержания сердечника катушки, который открывает клапан подачи газа.

В случае нагрева духовки до установленной вами величины срабатывает термореле и разрывает свои контакты в цепи. Из-за чего катушка теряет возбуждение и магнитный поток больше не удерживает сердечник, который возвращается в исходное положение и закрывает клапан газконтроля. При отсутствии подачи газа пламя в плите гаснет.

Если возникает аварийная ситуация, когда в системе происходит утечка газа или перебой, при котором прекращается подача, а через какой-то промежуток снова возобновляется, срабатывает система газконтроля. Как только в плите тухнет газ, она стремительно остывает, из-за чего снижается и ЭДС, и величина тока в цепи электромагнита клапана.

Таким образом, термопара осуществляет функцию газконтроля как в  штатной ситуации, так и в аварийной.

Принцип работы газ-контроля

Если в газовой печи оборудован газ-контроль, то возле каждой конфорки будет находиться соответствующий датчик. В нем находится электропара – механизм, который преобразует тепло в электроэнергию. При розжиге конфорки датчик нагревается, образовавшаяся тепловая энергия переносится на клапан и открывает кран подачи газа. Если огонь потух, то датчик остынет и от потери энергии клапан закроется.

Функция полезна для духовок без автоматического розжига. В бюджетных моделях для запуска духовки нужно снимать поддон, открывать клапан подачи и одновременно поджигать его. После этого обычно дверца закрывается для нагрева. Не всегда можно отчетливо видеть пламя в духовке. Поэтому если вы беспокоитесь о собственной безопасности, лучше купите печь с функцией газ-контроля.

Принцип работы прессостата

Прессостат или датчик давления защищает котёл от перегрева во время резкого изменения давления газа или уменьшения тока воды.

Визуально – это стандартный электрический датчик или реле, в большинстве случаев с двумя электрическими цепями-корректировщиками. Именно эти цепи и определяют два ключевых режима работы прибора:

• 1 режим предполагает нормальное давление, во время которого термостатическая мембрана датчика не меняет места расположения и смыкается первая группа контактов. Котёл функционирует в штатном режиме благодаря прохождению тока через эту цепь. Также она всегда связана с общей цепью агрегата.
• 2 режим режим включается при выходе из нормы какого-то параметра системы. Внутри реле смещается и прогибается термостатическая мембрана. Первая цепь контроллера разъединяется, благодаря мембране, а вторая замыкается. Котельное оборудование прекращает корректную работу. Функционирование дежурного режима, информирующего пользователя котла об аварии, активируется с помощью вторичной цепи датчика.

Датчик срабатывает даже в случае малейшего повышения температуры в камере сгорания. Он отслеживает минимальное/максимальное значение силы давления, а также регистрирует начало конденсации влаги в продуктах горения или непосредственно в самом газе.

Проверка, чистка, замена

Если плита начала плохо загораться, вполне вероятно, что термопара засорилась или вышла со строя. Но стоит отметить, что причина неисправности может и не затрагивать этот элемент. Для проверки следует выполнить такие действия – поверните ручку духовки и подожгите газ.

Скорее всего, что поверхность измерительного элемента засорилась, и он не воспринимает температурные изменения в окружающей среде. Чтобы починить газовое оборудование в плитах фирм Гефест, Ariston, Indesit, Gorenje      и т.д. следует для начала почистить термопару в плите, для этого:

Если такой ремонт газконтроля не принес желаемого результата, следует проверить термопару при помощи мультиметра или милливольтметра. Для этого вам понадобится добраться до места подключения термопары к электрической сети плиты. Как правило, она располагается под передней панелью или верхней крышкой, где находиться переключатель температуры или газовый клапан. Здесь также могли отойти контакты, тогда их достаточно просто поправить, если нет, переходите к измерениям.

Установите предел измерения мультиметра в районе десятков милливольт. Подключите щупы к выводам термопары и подогрейте измерительный элемент (не обязательно открытым огнем, но это довольно доступный способ).

Если милливольтметр покажет изменение напряжения на выводах, устройство исправно и причина в чем-то другом. В противном случае вы могли неправильно установить предел для вашей модели термопары или  автоматика газконтроля неисправна.

Разновидности датчиков пламени

Они зависят от метода контроля пламени при работе газового котла. Контроль может быть прямым или косвенным. Термометрический, фотоэлектрический, ультразвуковой, ионизационный и относятся к прямым методам.

Косвенным принято считать контроль за формированием угарного газа в топке, за давлением топлива в трубопроводе, через который оно поступает,  за силой давления или его колебаниями перед горелкой. Сюда же входит проверка неиссякаемого источника воспламенения.

Базирующийся на термоэлектрическом методе контроля датчик включает в себя термопару (в неё входит датчик и электромагнитный клапан). Термопара размещена в непосредственной близости к горелке котла, а электромагнитный клапан монтируется на газопроводе, по которому подаётся газ в поджигаемую горелку.

Во многих современных аппаратах устанавливают датчики ионизации пламени. Их принцип работы состоит в том, что при сжигании пламени между корпусом и электродом датчика возникает ионизационный ток. Он формируется в случае притяжения ионов.

Если при сгорании пламени запальника образуется необходимое количество свободных электронов и отрицательных ионов, то автоматика активизирует ключевое устройство, разрешающее работу основной горелки.

Обратите внимание, что корректная работа ионизационного датчика возможна только при точном фазном подключении котла отопления к электрической сети.

Именно этот механизм намного эффективнее других в случае сгорании газа, так как газ фактически не вырабатывает свет, поэтому не всегда реагирует фотоэлемент. Инфракрасное излучение сохраняется ещё немного времени, которого может быть достаточно для скопления большого количества газа, что автоматически делает  инфракрасный датчик пламени менее безопасным.

Фотодатчики контролируют пламя ключевой горелки, но они не применяются для диагностики пламени запальника из-за недостаточного размера его пламени. Разделяют такие датчики по их реагированию на длину волны светового потока: одни срабатывают на видимый и инфракрасный спектр потока света от горящего пламени, другие же «видят» только его ультрафиолетовый компонент.

Для корректной работы фотодатчики должны иметь «непосредственный контакт» с пламенем горелки, поэтому их монтируют в непосредственной близости от него. Их устанавливают со стороны горелки под углом к её оси в 20-30°. Из-за этого фотодатчики подвержены перегреву тепловым излучением от стенок агрегата и нагрева через смотровое окно.

Дабы защитить фотодатчик от перегрева, применяют жароустойчивые кварцевые стекла и принудительный обдув, который осуществляется или сжатым воздухом пониженного давления, или производимым вентилятором воздухом.

Датчик пламени может срабатывать. когда нарушается ключевое соотношение газ-воздух или происходит загрязнение устройства розжига или клапана. Если датчик пламени сломался по каким-либо причинам, его следует немедленно заменить. Это сохранит жизнь и здоровье вам и вашей семье.

Оснащение газового отопительного оборудования полным набором датчиков безопасности и устройствами автоматики не исключает необходимости в регулярном обслуживании. О том, как производятся техосмотры и ремонты газовых агрегатов, детально описано в рекомендуемой нами статье.

Советы по безопасности

Ввиду того, что термопара отвечает за безопасную работу газовой плиты, следует проследить, чтобы во время замены и эксплуатации обеспечивались оптимальные условия:

• При первых признаках утечки газа сразу перекрывайте газовые краны и обеспечьте проветривание помещения;
• Направление измерительного элемента должно равномерно приближаться к пламени или располагаться вдоль источника тепла;
• Проволока не должна испытывать механической нагрузки или натяжения, но и свободно болтаться она так же не должна;
• При замене одной модели на другую, выбирайте подходящую по параметрам и температурному режиму для вашей плиты.

Если самостоятельно вам не получается выполнить данную процедуру или после замены вы ощущаете запах газа, сразу обратитесь в газовую службу для предотвращения аварийной ситуации.

Термопары

Работа основана на свойстве спаяразнородных металлов при нагреве генерировать электродвижущую силу.  Ля регистрации ЭДС достаточно чувствительного вольтметра, роль которого в электронной схеме выполняет простейший компаратор.

Среди достоинств элементов на термопаре:

• Простота конструкций;
• Высочайшая надежность;
• Высокая термостойкость;
• Нечувствительность к загрязнениям;
• Нет необходимости в источнике питания — датчик сам генерирует напряжение.

Основной недостаток — крайне высокая инерционность, которую можно уменьшить снизив размеры чувствительного элемента, но это снижает термостойкость и срок службы. Запаздывание срабатывания вызвано временем, необходимым для снижения температуры контакта при пропадании пламени.

Стоимость датчиков контроля пламени на термоэлектрическом эффекте может быть высокой из-за необходимости применения редкоземельных металлов в сплавах для увеличения чувствительности и повышения термостойкости.

Требования норм

В действующей государственной нормативной базе конкретных требований к устройству, условиям производства, испытаний сигнализаторов СО не существует, поэтому отечественные компании при разработке технических условий часто пользуются зарубежными стандартами:

• EN 50292-2022, являющимся руководством по выбору, монтажу, эксплуатации, техническому сервису электронных приборов для обнаружения СО в жилых помещениях, автофургонах, судах.
• DS/DN 54-26-2022 – о точечных детекторах угарного газа в системах обнаружения пожара, сигнализации.

Среди российских документов следует отметить лишь письмо РАО «ЕЭС России» ИП-14-202 (тб) об установке датчиков контроля СО в помещениях котельных.

Уличные и комнатные датчики температуры

Основная задача датчика температуры для газового котла заключается в контроле температуры и своевременном информировании об её изменениях. Современные устройства реагирования работают по принципу электрического сопротивления, позволяющего фиксировать рабочие показания.

По способу передачи информации датчики температуры бывают:

• проводные (связываются с контроллером при помощи кабеля);
• беспроводные (для передачи сигнала используется беспроводная радио-связь, такие модели состоят из 2 частей).

По типу управления они делятся на простые (поддерживают температуру в помещении) и программируемые (в наличии много функций, позволяющих влиять на тепловой режим в доме).

В некоторых моделях датчиков есть встроенный термостат, который позволяет контролировать уровень влажности в помещении. Также есть функция уменьшения/увеличения влажности.

По способу размещения различают следующие приборы:

• накладные – крепятся на трубы контура отопления;
• погруженные – находятся с теплоносителем в постоянном контакте.

При этом комнатные расположены непосредственно в помещении, а уличные устанавливаются снаружи и реагируют на изменения температуры за окном.

Первые два вида используются для теплоносителя, т.е. для бойлера, а вторые два – для контроля температуры воздуха. Накладные монтируются на наружную поверхность трубопровода с помощью специальной ленты или хомута.

Погружные датчики нагрева воды для котла размещаются только в специальных местах внутри аппарата в непосредственной близости к теплоносителю.

Элементом реагирования для измерения градуса температуры может быть электрический преобразователь (термопара, термометр сопротивления), заранее настроенный на определённой диапазон. Такие приборы могут быть с дисплеем, в некоторых моделях заранее заложена возможность калибровки.

Уличный датчик температуры позволяет работать котлу не все время, а только по необходимости. Это увеличивает срок эксплуатации газового котла и потребление самого газа. При его установке следует заранее предусмотреть защиту от механических и погодных (влаги, мороза) воздействий.

В комплект выносного оборудования входят:

• собственно датчик;
• клеммы для зажима электрического кабеля;
• кабельная муфта;
• пластиковый корпус, в котором будут находиться все детали устройства.

При изменениях температуры за окном датчик газового котла приводит в работу погодозависимую программу, которая вносит изменения в температурный режим нагрева воды для отопления.

Комнатный датчик реагирует на изменение температуры в помещении, затем отправляет информацию автоматике, которая управляет котлом. И уже она даёт сигнал для уменьшения или увеличения мощности нагрева отопительного контура.

Принцип работы состоит в том, что пользователю необходимо изначально установить необходимую температуру в помещении, а техника уже сама будет контролировать газовое оборудование.

Котёл будет включённым только в том случае, если температура воздуха в отапливаемом помещении будет ниже установленной раннее. Таким образом, вы сократите ежемесячный счёт за газ примерно на треть.

При выборе датчика температуры особое внимание обращайте на диапазон температур. Оптимальным вариантом будет от — 10 °С до 70 °С. Также учтите и пороговую температуру. Есть модели, реагирующие на снижение температуры на 1/4 градуса.

Это не очень удобно, так как котёл будет часто отключаться. Однако большинство срабатывают при смене температуры в 0.5 или 1 градус.

Размеры самого устройства, в основном, небольшие: 2×3 см. В проводных моделях длина кабеля должна быть не меньше 5 м. Если будет использоваться беспроводная связь, то обязательно протестируйте радиосигнал.

Правила и нюансы регулировки автоматики газового отопительного оборудования подробно изложены в статье, материал которой полностью посвящен указанному вопросу.

Устройство и конструкция

Конструктивно термопару можно подразделить на такие элементы:

Спай включает в себя две проволоки из разнородных материалов. В состав которых могут входить цветные и благородные металлы, как правило, в сплавах. В зависимости от состава проводников термопары подразделяются на несколько типов, особенности которых приведены в таблице.

Таблица 1. Типы термопары

Как видите из таблицы, различный тип обуславливает разный рабочий диапазон температур, чувствительность к ее изменению, стабильность при длительной нагрузке и другие характеристики. Что обязательно следует учитывать при выборе конкретной модели для плиты в случае замены или установки с нуля.

В зависимости от рабочей температуры подбирается и соответствующий материал для изоляции витой скрутки проводников термопары. К примеру, до 120ºС могут применяться любые виды, до 1300ºС фарфоровые. Существуют модели и свыше 1300 ºС, в которых для изоляции используются окислы магния, бериллия и алюминия, но из-за того, что в бытовых приборах такие температуры отсутствуют, приобретать и рассматривать подобные термопары нецелесообразно.

Фотоэлектрические

В время горения происходит излучение светового потока, который регистрируется фоточувствительным элементом конструкции. В спектре пламени присутствует излучение всего спектра, поэтому разработаны устройства, реагирующие на:

• Видимое излучение;
• Ультрафиолетовой излучение;
• Инфракрасное излучение;
• Комбинированные.

Наиболее просты по конструкции инфракрасные датчики. Главный недостаток заключается в том, что инфракрасное излучение испускают все нагретые тела, поэтому велика вероятность ложных показаний при отсутствии пламени от нагретых стенок и элементов газового котла.

Датчики, реагирующие на видимое излучение могут давать ложное  срабатывание от посторонней засветке и не могут работать при открытой камере сгорания.

Наиболее надежны ультрафиолетовые датчики, но доля ультрафиолетового излучения в пламени невелика, поэтому приходится применять меры по повышению чувствительности фотоэлемента. Наиболее распространено использование фотоумножительных конструкций. Увеличение надежности контроля достигается применением чувствительных элементов, реагирующих сразу на несколько частей спектра излучения.

Все фотодатчики обладают следующими недостатками:

• Большие размеры, накладывающие ограничения по применению в малогабаритных  конструкциях;
• Нахождение чувствительного полупроводникового элемента вблизи нагретой зоны котла;
• Малый срок службы фотоумножителя;
• Сложность обвязки (электронной схемы);
• Резкое снижение чувствительности (отсутствие срабатывания при нормальных условиях) при наличии пыли и загрязнений  на поверхности датчика.

Достоинства:

• Возможность размещения за пределами камеры сгорания;
• Высокая надежность в пределах срока службы.

К фотоэлектрическим относится широко распространенный датчик наличия пламени ДП1.

В зависимости от варианта исполнения (модификации)и схемы блока сигнализации датчик пламени ДП1 имеет различающиеся характеристики по типу установки, температурным характеристикам и может использоваться в широком диапазоне устройств.

Выводы и полезное видео по теме

Еще больше интересной информации о датчиках для котлов — в представленных ниже видеороликах.

О различных типах котлов и подходящих к ним датчиках. На примере показана установка датчика тяги.

Автор на примере подробно рассказывает датчиках тяги и температуры: расположение, принципы работы и полезные тонкости.

Демонстрируется полная пошаговая проверка датчика пламени в домашних условиях, особенности её работы.

Датчики, если они не входят в комплектацию к котлу, следует подбирать того же производителя, что и газовый аппарат. Неисправность любого из них грозит аварией или поломкой котла, поэтому требует незамедлительного вмешательства.

Все описанные датчики используются для одной цели – обезопасить пользователя газового котла от аварий и опасных для жизни ситуаций. Покупка каждого из них – это инвестиция в безопасность оборудования, жилья и человеческой жизни.