Что такое термопара для газового котла – принцип работы, устройство

Как работает термопара для газового котла – устройство, принцип действия на видео. Как проверить датчик пламени в домашних условиях. Замена термопары своими руками.

Для чего нужна термопара в газовом котле

Термопара (она же термоэлектрический термометр) – это контрольно-измерительный модуль, вырабатывающий при нагреве слабое напряжение, которого достаточно для удержания электромагнитного клапана подачи газа в открытом положении. По-сути, термопара нужна исключительно в целях безопасности: как только по каким-либо причинам (например, вследствие обратной тяги) в топочной камере котла прекратится горение, термопара не сможет удерживать клапан подачи газа в открытом состоянии, подача топлива прекратится, утечка газа в помещение будет предотвращена.

Термопара на газовом котлеНа фото стандартное местоположение термопары в газовом котле. Ее можно отличить по медной трубке.

Помимо газовых котлов, термоэлектрический датчик используется в бытовых газовых плитах, печах, водонагревателях. Поэтому при выборе необходимо отбирать термопару именно для газовых котлов, а точнее для конкретной модели котлоагрегата или автоматики (обычно это итальянская автоматика EuroSit 630 и ее аналоги).

Как снять термопару с газовой колонки

Для того чтобы была возможность оперативно отремонтировать газовую колонку своими руками и всегда быть с теплой водой, с учетом опыта длительной эксплуатации газовых колонок разных моделей, у меня под рукой всегда имеется набор запасных частей. Резиновые прокладки, трубки, тепловое реле и термопара в комплекте. Поэтому за полчаса термопара была заменена новой, и колонка опять стала исправно нагревать воду.

Термопара газовой колонки

Термопара закреплена слева на общей планке с запальником и свечей с помощью гайки. Прежде чем отвинчивать гайку нужно немного отвинтить левый саморез, удерживающий планку, чтобы он не мешал поворачиваться гаечному ключу.

Термопара газовой колонки

Далее гаечным рожковым ключом гайка откручивается вращением против часовой стрелки до полного схода с резьбы на корпусе термопары. После этого термопара легко выйдет вниз из планки.

Винт-контакт

На следующем шаге нужно с помощью рожкового ключа выкрутить винт-контакт из газо-водорегулирующего узла. Винт находится с противоположной стороны ручки регулировки подачи газа.

Тепловое реле

Останется только снять две клеммы с реле тепловой защиты, и термопара в комплекте с проводами будет снята с газовой колонки.

Установка новой термопары производится в обратном порядке, при этом желательно, чтобы токоведущие провода не касались как внутренних металлических частей газовой колонки, так и кожуха после его установки.

Устройство, принцип работы и основные типы

Термопара это классический термоэлектрический преобразователь, который используется для измерения температуры, в различных областях промышленности, науки, медицины, а также в автоматических системах управления и контроля газовых котлов, плит и колонок.

Устроена она очень просто и легко может быть изготовлена самостоятельно. Два проводника из различных материалов соединяются в кольцо. Одно из мест соединения помещается в зону измерения, а второе подключаются к измерительному прибору или преобразовательному устройству.

Термопара для энергонезависимой автоматики газового котла Фото 1: Термопара для устройства газового контроля

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте или как его еще называют эффекте Зеебека. Оно заключается в том, что на стыке двух соединенных в кольцо проводников из разных металлов появляется напряжение. Если температура мест спайки одинакова — разность потенциалов нулевая. Но стоит один из спаев поместить в область с более высокой или более низкой температурой, появляется напряжение отличное от нуля и пропорциональное разнице температур. Коэффициент пропорциональности различен для разных металлов и называется коэффициентом термо-ЭДС.

Устройство и принцип работы термопары Фото 2: Конструкция и принцип действия термопары

Основные материалы для изготовления термопар – благородные и неблагородные металлы. Большинство сплавов из них имеют довольно экзотические названия, которые очень популярны у составителей различных кроссвордов и сканвордов. В зависимости от того какие пары металлов используются при изготовлении, термопары делятся на несколько типов. Ниже приведена таблица с их основными видами, обозначениями и характеристиками:

Тип термопары Сплав Российская маркировка Диапазон температур, °C
K хромель-алюмель ТХА -200 — 1300
J железо-константан ТЖК -100 — 1200
N нихросил-нисил ТНН -200 — 1300
R платинородий-платина ТПП13 0 — 1700
S платинородий-платина ТПП10 0 — 1700
B платинородий-платинородий ТПР 100 — 1800
T медь-константан ТМКн -200 — 400
E хромель-константан ТХКн 0 — 600
U медь-медьникель -200 — 500
L хромель-копель ТХК -200 — 850

В системах автоматики газовых колонок, плит и котлов обычно используются термопары ТХА из хромель-алюмеля (тип K), ТХК из хромель-копеля (тип L), ТЖК из железа и константана (тип J). Датчики выполненные из сплава благородных металлов предназначены для высоких температур и в основном находят применение в литейном производстве и другой тяжелой промышленности.

Газовая горелка с термопарой для котлов отопления Фото 3: Газовая горелка «Сахалин» для отопительных котлов и печей

Некоторые модели работающие на твердом топливе, например такие как твердотопливный котел отопления «Lemax» Forward могут комплектоваться газовыми горелками, в которых для защиты от утечек газа применяются термопары.

Вернуться к оглавлению

Особенности замены термопары

  • 1.    Откручиваем свободный конец термопары от электромагнитного клапана.
  • 2.    Снимаем термопару с котла и начинаем нагревать конец, который располагался над горелкой. Лучше всего использовать для этой цели свечу или газовую конфорку.
  • 3.    Далее нужно взять милливольтметр и провести замеры показаний на выходном контакте. Исправное устройство менее чем через минуту нагрева выдаст 17-25 милливольт. В противном случае можно судить о выходе термопары из строя.

Устройство склонно к поломкам из-за вредных условий эксплуатации. К счастью стоит оно совсем недорого, так что проверка, ремонт и замена термопары обойдутся в приемлемую сумму. Причем все указанные операции можно провести самостоятельно, без вызова мастера. Это также позволит сэкономить на обслуживании.

Замена термопары

В продаже также иногда встречаются термопары с электронными элементами, которые позволяют повысить надежность и точность измерений. В этом случае диагностика и обслуживание обойдутся несколько дороже и потребуют больше времени.

При покупке элемента нужно уточнить необходимые параметры для конкретного котла и затем сверить их с выбранным изделием.Технические характеристики должны совпадать, потому что в противном случае термопара не сможет на 100% выполнять свои функции или будет вообще непригодна к эксплуатации.

Как сварить сгоревшую термопару газовой колонки

В связи с профессиональной необходимостью мне периодически приходится заниматься изготовлением термопар для приборов поддержания заданной температуры в сушильных шкафах и в оборудовании отжига витых магнитопроводов для трансформаторов при температуре 800°С. Поэтому при изготовлении очередной термопары решил попробовать сваркой восстановить работоспособность сгоревшей термопары от газовой колонки.

Центральный провод

Центральный провод термопары был сварен с медным проводом электропроводки и имел длину около 5 см. На фотографии место спайки хорошо видно слева. Такой длины провода хватило бы на несколько ремонтов.

Трубчатый провод

Трубчатый проводник термопары длиной около сантиметра весь выгорел, но осталась его часть с более толстой стенкой.

Проводники термопары

С центрального проводника было удалено место прежней сварки, и детали термопары были очищены от копоти и нагара с помощью мелкой наждачной бумаги.

Сварка термопары

Центральный проводник был вставлен в основание термопары с таким расчетом, чтобы его конец выступал на один миллиметр. Сварка производилась на специальной установке, устройство и схему которой я опишу ниже, в течение около четырех секунд при напряжении 80 В и силе тока около 5 А.

Графит в чаше

Видеозапись процесса сварки термопары я не стал делать из опасения повреждения фотоаппарата от яркой дуги, но сделал через пару секунд после окончания сварки снимок раскаленного графитного порошка.

Термопара сварена электродуговой сваркой

Спай термопары получился, вопреки моим ожиданиям, отличного качества и красивой формы. Появилась уверенность, что ремонт термопары затеял я не зря.

Изоляция центральной жилы стекловатой

Для исключения замыкания центрального проводника термопары на ее корпус, в зазор была плотно набита вата из стекловолокна. Хорошо для этих целей подойдет и асбест.

Проверка термопары нагревом

Для уверенности в том, что термопара работает, она была нагрета с помощью паяльника до температуры около 140°С.

Проверка термопары вольтметром

Мультиметр зафиксировал ЭДС, вырабатываемую термопарой, величиной 5,95 мВ, что подтвердило исправность термопары. Осталось провести проверку работоспособности термопары в газовой колонке.

Проверка работы газовой колонки

Хотя термопара стала на сантиметр короче, но все равно ее длины вполне хватило, чтобы месту спая находится в пламени запальника. Реставрированная термопара безотказно работает в газовой колонке уже несколько месяцев, и, полагаю, проработает намного дольше, чем термопара заводского изготовления, так как место спая стало гораздо массивнее.

Как проверить, исправно ли работает устройство с помощью мультиметра

Если возникло подозрение на поломку, то выполняют диагностику исправности терморегулятора. Она проводится следующими способами:

  1. Один конец прибора соединяется с мультиметром, а противоположный нагревается газовой горелкой либо зажигалкой. Если устройство исправно, то напряжение ниже 50 мВ.
  2. Нужно тщательно проверить состояние проводников на наличие загрязнений или окисленных участков. Они также свидетельствуют о поломке.

Преимущества и недостатки использования термопар

Есть 2 ключевых преимущества таких модулей:

  • дешевизна производства;
  • автономная работа.

Дополнительные преимущества установленных в котле термопар:

  • могут выступать и в качестве температурного датчика;
  • широкий диапазон рабочих температур (с вольфрамовым проводником могут работать при температуре выше 2000 градусов);
  • точные показатели измерения;
  • простой монтаж и замена.

Недостаток единственный: при плохо выполненной спайке термопара выходит из строя достаточно быстро. А это бывает даже при спайке проводников в заводских условиях. Визуально незаметная микротрещина приведет к образованию окиси, а в дальнейшем — прогара. Это дополнительная причина, почему ремонт прогоревшего модуля в домашних условиях — нецелесообразен.

Читайте на сайте больше: Рейтинг самых дешевых и экономичных газовых котлов для частного дома (квартиры)

Инструкция по диагностике, ремонту и замене

Как проверить термопару на работоспособность

Определить, что термопара неисправна зачастую можно даже визуально, не разбирая котел. Во время розжига, после отпуска кнопки электромагнитного клапана, она не останется в зажатом положении, поскольку электромагнитный клапан не получает минимально необходимого напряжения. Клапан закроется, подача газа прекратиться.

Обойти термопару можно зажав кнопку тяжелым предметом или заклеив скотчем, что часто и делают на практике. Однако мы настоятельно не рекомендуем это делать, поскольку при затухании пламени, например, при задувании ветром, подача останется открытой, газ не будет сжигаться и поступит в помещение, что вызовет аварийную ситуацию. Прибегнуть к такому обходу можно лишь на время, до приезда специалиста или запасного модуля, постоянно находясь у котла и контролируя наличие пламени.

Чтобы гарантированно убедиться в исправности или неисправности, стоит проверить термопару мультиметром (тестером), установленным на мВ или вольтметром:

  1. Откручиваем гайку, фиксирующую термопару в гнезде электромагнитного газового клапана.
  2. Снимаем рабочую часть термопары с кота.Порядок замены термопары газового котлоагрегата
  3. Теперь нужно нагреть рабочую часть термопары, чтобы она образовала напряжение. Сделать это лучше всего над конфоркой кухонной плиты или свечой, пламя должно плотно обволакивать термопару.
  4. После нагрева термопары (30-60 секунд), прикладываем один щуп тестера к корпусу термопары, а второй – к выходному контакту. Измерения лучше проводить в течение 40-60 секунд, не прекращая греть рабочий спай.

Исправная термопара газового котла должна выдавать напряжение от 20 мВ (0,02 В). Некоторые модели могут выдавать до 50-60 мВ. Если термопара выдает менее 20 мВ, это гарантированно свидетельствует о ее неисправности. Однако не спешите прибегать к ремонту или замене модуля.

Как и в каких случаях ее можно восстановить

Термопара устроена таким образом, что любые повреждения или загрязнения могут снизить выдаваемое ею напряжение ниже критической отметки. Очень частой причиной неисправной работы является нагар или слой сажи на ее рабочей (нагреваемой) части. Чтобы восстановить термопару, достаточно почистить ее мягкой щеткой или ваткой и спиртом, не допуская при этом царапин и прочих повреждений. После очистки стоит заново произвести проверку напряжения следуя инструкции выше.

Также частой причиной являются окислившиеся контакты, их можно аккуратно обработать наждачкой-нулевкой. Если на термопаре присутствует глубокая черная вмятина или дыра вследствие прогорания, ее гарантировано необходимо заменить.

Порядок замены термопары на новую

Установка новой термопары не отличается от процесса ее демонтажа: сначала фиксируем рабочую часть с горячим спаем на горелочном модуле, просто закручивая гайку. Таким же образом подключаем диэлектрическую шайбу к гнезду газового клапана.

Основной момент заключается в регулировке положения термопары относительно запальной горелки, если это необходимо. Принцип тут прост: пламя фитиля должно полностью омывать рабочую часть термопары.

Отличия от датчика температуры

Помимо термопары, к автоматическому топливному клапану котла подключается термобаллон, отвечающий за отключение основной горелки при достижении заданной температуры теплоносителя. Внешне колбы элементов и медные соединительные трубки немного похожи. Несведущий домовладелец может запросто перепутать эти датчики.

Перечислим основные отличия температурного измерителя от термопары:

  • конструкция датчика – цилиндрический сильфон, сделанный в виде колбы из меди с запаянным концом;
  • термобаллон подключается к газовой автоматике более тонкой капиллярной трубкой, нежели электрогенерирующий датчик;
  • сама термочувствительная колба устанавливается внутрь погружной гильзы либо прячется под обшивкой возле водяной рубашки, а не крепится около запальника;
  • измеритель температуры не отсоединяется от автоматики вовсе либо отличается размером крепежной гайки.

Устройство блока управления 630 SIT

Примечание. Термобаллон действует по другому принципу: при нагреве внутри колбы расширяется специальная жидкость. Давление по капилляру передается клапану автоматики, отключающему основную горелку. Пламя запальника не затухает.

Как правильно выбрать

Фото 6

Чтобы прибор исправно работал и не привёл к сбою всю систему, необходимо внимательно выбирать устройство. Для этого учитываются такие особенности:

  1. Технические параметры термопары должны полностью соответствовать характеристикам газового котла.
  2. На устройстве не должно быть видимых повреждений (микротрещины, сколы, потёртости).
  3. Маркировки должны быть видны.
  4. Предпочтение отдают продукции только проверенных компаний, которые несут ответственность за качество изделий.

Цены

Стоимость термопары зависит от модели и используемых в ней сплавов. В среднем цены находятся в диапазоне 350-500 рублей. Ниже приведена таблица цен термопар на наиболее популярные модели газовых котлов.

Модель Стоимость, руб.
SIT 200 L=320 мм 0.200.003 для котлов Siberia 11, 11K, 17, 17K 450-550
SIT 200, L=750 мм — АОГВ — АКГВ СЕРИИ EUROSIT 500-560
55mm, M9x1 для Protherm Медведь PLO, Пантера 24 POV 0020027520 650-780
L = 250 для Ariston/Аристон SGA 120 R, 150 R, 200 R 1 500- 1 800
Универсальная термопара 30 mv, 60 sec, 90 cm 350-450

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, как устроена и работает термопара.

Виды термопар

Термопары для бытовых газовых котлов преимущественно хромель-алюмелевые. Они одни из самых дешевых в производстве, выдерживают нагрев до температуры порядка 1500 градусов (в камере горения она в среднем 1000 – 1200 градусов). Но изготавливают их и из других материалов. Самые распространенные:

  • платинородий-платинродиевые (ТПР);
  • платинородий-платиновые (ТПП10);
  • вольфрамрениевые.

Преимущественно такие вариации используются в промышленных котлах. Принцип их устройства и работы — аналогичен. Единственное отличие — это максимально допустимая рабочая температура (а также генерируемый ток).

Можно ли гнуть во время ремонта

Термопара — один из элементов отопительной системы, который отличается довольно простой конструкцией. Устройством оснащены все современные модели отопительного оборудования, работающего на газу. Оно является датчиком измерения температуры воздуха внутри камеры сгорания, а также проверки наличия пламени.

Фото 8

Благодаря этому обеспечивается безопасная эксплуатация отопительной системы.

При затухании запальника либо превышении температуры устройство мгновенно реагирует, изменяя напряжение, а также активизирует работу отсекающего клапана.

Однако для бесперебойного функционирования термопары необходимо правильно выполнить установку, строго следуя правилам инструкции. А также нужно регулярно проверять исправность прибора и ни в коем случае не сгибать его, чтобы не нарушить точность работы.

Как соединить прогоревшую термопару автоматики газового котла

В теории, спаять прогоревший модуль можно. Возможные варианты сварки:

  • в соляном электросварочном аппарате;
  • с помощью ацетиленовой горелки;
  • сварка в угольном или и графитном порошке (в керамической емкости).

А вот ток сварки — примерно 80В 5А. Это показания для хромель-алюмелевой термопары. То есть без лабораторного автотрансформатора (он же ЛАТР) не обойтись. И в дополнение к этому — вероятность того, что шов получится неровным и при нагревании модуль вообще не будет вырабатываться электричество — большая.

Стоимость же новой термопары для котла — от 200 до 1500 рублей (в зависимости от модели). Самые дешевые действительно можно отремонтировать в домашних условиях, если есть подходящее для этого оборудование. А вот дорогие (с платиновыми или вольфрамовыми проводниками) ремонту, как правило, не подлежат, их просто заменяют.

Итого, термопара — это простое с технической стороны устройство, которое обезопасит от протечки газа в случае затухания котла. Средний срок службы такого модуля — 5 лет. Производители котлов рекомендуют производить их диагностику не реже 1 раза в 3 года.

Простой самодельный генератор

Несмотря на то, что эти приборы сейчас не пользуются популярностью, на данный момент нет ничего практичнее, чем термогенераторный агрегат, который в путешествии вполне способен заменить электрическую печь, осветительную лампочку или выручить, если сломалась зарядка к мобильному телефону, запитать электростеклоподъемник. Такое электричество поможет и дома в случае отключения электроэнергии. Его можно добыть даром, можно сказать, на шару.

Итак, чтобы сделать термоэлектрогенератор, нужно приготовить:

  • Стабилизатор напряжения;
  • Паяльник;
  • Любой корпус;
  • Радиаторы для охлаждения;
  • Термопасту;
  • Нагревающие элементы Пельтье.

Сборка прибора:

  • Вначале делается корпус приборчика, который должен быть без дна, с отверстиями внизу для воздуха и вверху с подставкой для емкости (хотя это не обязательно, так как генератор может не работать на воде);
  • Далее на корпус крепится элемент Пельтье, а к его холодной стороне через термопасту – охлаждающий радиатор;
  • Затем нужно спаять стабилизатор и модуль Пельтье, согласно их полюсам;
  • Стабилизатор следует очень хорошо изолировать, чтобы туда не попала влага;
  • Остается проверить его работу.

Стабилизатор можно купить с диодным индикатором, который подаст световой сигнал, когда напряжение достигнет указанной величины.

Такой теплогенератор разогревается около 30 секунд, но при этом потребленное им напряжение уже достигает нескольких вольт. После нескольких минут разогрева генератор уже будет готов к работе.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...