Термопара для газовой колонки: как проверить и заменить своими силами

Устройства автоматической регулировки работы газовых котлов

Новейшие модели котлов оборудуются целой массой элементов для обеспечения работы отопительной системы в автоматическом режиме. Данные составляющие направлены, в первую очередь, на поддержание стабильной работы оборудования без участия пользователя.

Автоматика для котлов обеспечивает:

безопасное функционирование отопительной системы;
автоматическое включение-выключение оборудования;
удобное управление функциями отопительного агрегата.

Арматура

Газовая арматура представляет собой функциональное приспособление для обеспечения работы бытовых систем отопления, которое отвечает на команды схемы .

Активизация регуляторов газовой арматуры задействует процессы остановки-пуска оборудования котла, а также корректирует мощность системы.

Клапаны – элементы котлов со встроенными горелками. Основная задача этого вида автоматики на газовый котел заключается в открытии и остановке подачи газа на горелки.

Управление данными элементами отопительной системы может осуществляться механическими способом либо электронными приборами в зависимости от типа котла.

Релейная автоматика направлена на защиту системы от возможного перегрева или выхода из строя при неконтролируемом росте давления на горелках. Отсутствие реле ведет к увеличению уровня факела и постепенному прогоранию внутренней камеры котла.

Такая автоматика для газовых котлов отопления основана на последовательном подключении к электрической цепи реле минимального давления. Срабатывание одной из систем релейной автоматики приводит к автоматическому отключению котла.

В целях обеспечения безопасности при эксплуатации газовых отопительных систем широко применяется автоматика в виде реле минимального давления. Элемент автоматики выключает котел при падении давления в системе до уровня ниже того, который заранее устанавливается специалистами. Значение границ показателей давления можно изменять в настройках котла.

Конструкция такой автоматики безопасности для газовых котлов представляет собой мембрану, которая воздействует на целую группу контактов. При падении давления в системе мембрана перемещается специальной пружиной, после чего происходит переключение электроконтактов. Результатом становится разрыв электрической цепи, которая и управляет работой котла.

Как только показатели давления в системе восстанавливаются к прежнему значению, устройство возвращается в исходную позицию. Происходит переключение контактов в обратную сторону, и котел вновь возвращает способность к запуску.

Термостат представляет собой сравнительно несложное электромеханическое приспособление.

Главное предназначение данного элемента автоматики газовой отопительной системы заключается в поддержке заданных параметров температуры теплоносителя.

Автоматика на газовые котлы предполагает наличие электронных приспособлений для реализации довольно сложных алгоритмов управления в виде специальных контролеров. Согласно функциональности и возможностям существуют различные виды контролеров. Однако все они обязательно содержат датчики давления и температуры.

Если говорить о классификации контролеров, то здесь различают устройства по алгоритму и объектам управления, коммуникативным возможностям, средствам интеграции с отопительной системой.

Разновидности

Все оборудование автоматического газового водонагревателя, контролирующее режимы отопительной системы, в общем можно разбить на две основные составляющие. Причем, к первой группе относятся приборы безопасности, способные удерживать работу агв в заданном температурном диапазоне, и обеспечивать надежность системы.

Ко второй группе относится автоматика безопасности предназначенная обеспечивать наиболее комфортную эксплуатацию агрегатов. Например, для этой цели служит встроенный электророзжиг или электронный термометр.

В обязательный перечень автоматики безопасности, используемых газовых котлов, включена регламентированная группа элементов.

Узел, производящий контроль над дежурным пламенем. В его состав должны быть включены элементы автоматики для газовых агрегатов, обладающие способностью самостоятельно останавливать подачу газа.
Блок, контролирующий параметры нагрева теплоносителя, способный останавливать нагрев при достижении предельно допустимой отметки.
Модуль, осуществляющий контроль над тягой, способный прерывать подачу газа к действующей горелке при нарушениях отвода выхлопа.
Предохранительный клапан, позволяющий производить сброс излишков давления в теплоносителе.

При наличии всех указанных элементов, обеспечивающих регулировку оборудования имеющегося газового котла, имеющаяся отопительная система признается пригодной для безопасного использования и допускается к работе. Об этом заносится запись в журнал автоматики безопасности водогрейного котла.

Конструктивные особенности термопары промышленного типа

Промышленный термоэлектрический преобразователь

В датчиках такого типа электроды (проводники) изготавливаются из неблагородных металлов.

Для защиты от агрессивных рабочих сред они помещаются в трубу, оснащенную подвижным фланцем – он служит для крепления прибора.

Корпус головки промышленной термопары литой, с крышкой. В головке при помощи винтов и незакрепленных (плавающих) зажимов закреплены фарфоровые колодки. Такая конструкция позволяет компенсировать линейное расширение электродов при разогреве.

Рабочий спай изолируется наконечником. Защитная труба состоит из двух участков – рабочего и нерабочего. Соединительные провода пропущены через штуцер, снабженный асбестовым уплотнителем.

В термопарах с электродами, изготовленными из благородных металлов, применяются неметаллические защитные трубы (фарфоровые, кварцевые и пр.). Лабораторные термопары защищаются теплостойкой резиной, эмалью или шелком.

С помощью GSM модуля для котла можно дистанционно управлять температурой в помещении, изменять параметры работы системы отопления и даже отключить котел в случае необходимости.

Правильный расчет объем теплоаккумулятора способен обеспечить максимальный КПД котла, эффективность и длительный срок эксплуатации всего оборудования системы. О том, как провести расчеты, читайте в нашем обзоре.

Проверка и замена

Несмотря на неприхотливость и надежность, датчики иногда выходят из строя. Основной признак неисправности этого узла котла — затухание фитиля после отпускания кнопки, даже если был выдержан предусмотренный инструкцией интервал удержания. В части случаев неполадка проявляется иным образом: остается пламя на запальнике, но после появления огня на главной горелке подача топлива прекращается.

Возможные причины сбоев:

образование сажи. Покрываясь сажей, электрод начинает хуже нагреваться и постепенно выдает напряжение меньше требуемого минимума;
прогоревший корпус модуля;
плохая пайка или иное нарушение контакта между частями электрода;
ослабевшая гайка крепления. Стержень при этом перекашивается, пламя воздействует неравномерно, и прогрев нарушается;
обрыв электрической цепи датчика тяги или полная его поломка.

Важно отметить, что проблемы датчика тяги тоже вызывают сбои термопары, поскольку данный сенсор включен в разрыв электрической цепи. Для исключения влияния «тяги» следует выполнить проверку временным замыканием провода

Рассмотрим подробнее диагностику термопар.

Методика проверки

Понадобятся:

набор рожковых ключей;
чувствительный мультиметр с возможностью измерять напряжения до 100 мВ, или другой прибор с аналогичными возможностями.

Как проверить термопару мультиметром на газовом котле:

перекрыть подачу газа с крана подводящей топливо трубы;
снять кожух котла или его переднюю панель (зависит от конкретной модели агрегата);
открутить ключами крепящие термоэлектрод и соединительную трубу гайки;
демонтировать датчик пламени;
осмотреть электрод, кистью или куском ветоши счистить с него сажу. Если на металле виден прогар материала, узел необходимо заменить;
зажимы мультиметра устанавливаются на медную трубку и центральный контакт пары. На приборе выставляется минимальный предел измерения — до 1 В или 0.1 В, если позволяет шкала;
далее следует нагреть электрод. Это можно сделать с помощью горелки или зажигалки, или на газовой плите;
при нагреве исправная пара обязана выдавать напряжение от 0.02 В и выше. Если же на шкале отображается 0, ток «прыгает» или стабилен, но не выходит за предел 20 мВ, необходима замена.

Проверка без демонтажа

Возможно быстро проверить термопару на газовом котле без снятия собственно узла. Чтобы продиагностировать исправность блока, следует открутить крепежную гайку, разъединить трубку и автоматику защитной системы и подсоединить тестер по описанной выше схеме. После того:

зажгите запальник и держите кнопку;
параллельно контролируйте показания тестером.

Такая проверка термопары удобна, хотя имеет недостаток — в таком случае нельзя визуально оценить состояние электрода и снять накопившуюся сажу.

Чистка

Если датчик перестал подавать сигнал на клапан-отсекатель, не стоит сразу его менять, нужно проверить термопару и возможно придется выполнить ее чистку.

Специфический признак такого сбоя можно определить следующими действиями:

нажимают кнопку запальника;
горелка зажигается;
факел горит, до тех пор палец покоится на кнопочке;
как только рука снимается с кнопки — пламя пропадает.

Это признак грязной термопары. Конец термодатчика размещается прямо около горелки и пламени. В духовке он также находится близко с рассекателем пламени вверху камеры. Эта часть термопары не должна иметь нагар, отложения и любых дефектов.

Когда рабочий участок термодатчика покрыт нагаром, то его очищают наждачной бумагой. Чем значительнее слой нагара, тем меньше тепловой энергии поступает к датчику и меньше создается ЭДС.

Выработанных милливольт вероятно не достаточно для запуска клапана-отсекателя. Если это действие не поможет нужно проверить работоспособность термопары.

Проверочная диагностика

Закрываем подачу топлива к тепловому генератору (водонагревателю), пользуясь вентилем, которым снабжена подводящая труба. Далее нужно спереди снять панель. Можно только кожух.
Взяв ключи (называются рожковыми), откручиваем гайки, которыми крепится термоэлектрод, а также трубка соединения. Теперь можно снять датчик.
Осматриваем (визуально) электрод. Берем кисточку или ветошь, очищаем, если нужно, от налета сажи. В случае прогара термопару нужно заменить. Ремонт исключен.
Зажигаем на газплите конфорку. Возьмем мультиметр. Зажимами соединяем с медной трубкой и центральным контактом. Выставим измерительный порог: 0.1 или 1 в, то есть соответствует низшему.
Нагреваем термоэлемент на конфорке и следим, что показывает вольтметр.

Если термопара исправна, то будет выдавать напряжение 0.02 вольта, не меньше.

Когда вместо этого на приборе – нули, наблюдаются скачки напряжения или оно не выше 20 мВ, значит, датчик пора менять. Перепайка исключена.

Для информации. При покупке новой термопары выбирайте ту, которая соответствует модели вашего котлоагрегата. Это поможет избежать путаницы в обозначающей и маркировочной символиках.

Иногда хозяин считает, что радикальных мер не требуется, и, проводя проверку на котле, игнорирует съем элемента. В этом варианте ограничиваются откручиванием гайки и выключением автоматики на термопаре.

Затем задействуют мультиметр уже известным способом. Нажали кнопку, разожгли запальник и сняли данные.

Есть один большой минус. Не увидеть, насколько электрод забит сажей, соответственно – не почистить.

При замене старой детали на новую тщательно устанавливайте нагреваемый стержень. Он должен находиться в строго горизонтальном положении, без всяких отклонений вниз или вверх.

Тогда он будет в эпицентре пламени фитиля.

Температурные датчики. Классификация

Существует несколько основных типов термопар. Их различают по материалу изготовления. Основными материалами, используемыми для температурных датчиков, являются металлы — благородные и неблагородные. Именно их сочетание и стало основой классификации. Вот наиболее распространенные типы термоэлектрических элементов

Тип К: Хромель и алюмель. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +1100°С;
Тип J: Железо и константан. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +700°С;
Тип N: Никросил и нисил. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +1100°С;
Тип R: Платинородий(13 % Rh) и платина. Диапазон температур (длительно): от 0оС до +1600°С;
Тип S: Платинородий (10 % Rh ) и платина. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +1600°С;
Тип B: Платинородий (30 % Rh) и платинородий (6 % Rh). Диапазон температур (длительно): от +200°С до +1700°С;
Тип T: Медь и константан. Диапазон температур (длительно): от -185°С до +300°С;
Тип Е: Хромель и константан. Диапазон температур (длительно): от -50°С до +800°С;

Типы термоэлектрических элементов

Безусловно, каждый тип термоэлемента используется в различных целях. Дорогие термопары используются в науке и промышленности, а более простые и дешевые идеальны для бытового использования — в газовых котлах или плитах.

Устройство и принцип действия термопары

Известно, что не каждый материал может постоянно находиться в открытом пламени. Как видно из описания типов термоэлектрических элементов, они изготавливаются из нескольких металлов, способных длительное время выдерживать высокие температуры. Когда термопара выходит из строя, газовый котел потребует немедленного ремонта, так как произойдет затухание горелочного устройства. Почему так происходит? Термопара работает вместе с отсекающим электромагнитным клапаном. При нарушениях в работе температурного датчика клапан закрывается, и подача газа немедленно прекращается.

Основной принцип работы термопары — термоэлектрический результат (или эффект Зеебека). Суть этого физического явления заключается в следующем

Два металла с разными физическими свойствами образуют замкнутую цепь;
Место, где проводники соединены между собой путем качественной спайки, помещается в открытое пламя;
На холодных концах спая возникнет напряжение — разница потенциалов.
Если к ним подключить измерительное приспособление, цепь замкнется и появится электрический ток, напряжения которого будет достаточно для возникновения в катушке электромагнитного клапана индукции, которая пустит газ к запальнику.

Конструкция и принцип действия термопары

В тех случаях, когда вы не можете зажечь газовый котел, запальник тухнет, как только вы отпускаете кнопку подачи газа — можете быть уверены, что термопара вышла из строя.

Для газовых котлов чаще всего используют универсальные термоэлектрические элементы типа К (хромель-алюмель), типа Е (хромель и константан) и типа J (железо и константан). Проводники в защитной оболочке, приварены к холодным концам металлов, а спай закрепляют зажимной гайкой в соответствующее место автоматики котла.

Остальные разновидности термопар в газовых котлах и установках не используются в силу того, что из-за использования дорогостоящих сплавов возрастает цена. А для газовых котлов достаточно хороши свойства простейших сплавов.

Чтобы проверить, как работает термопара, нужно подключить один ее конец к измерительному прибору — мультиметру, а другой нагреть при помощи обычного огня. Если устройство исправно, напряжение будет около 50мВ.

Принцип действия термопары достаточно прост, однако в процессе производства каждый вид термопары проходит калибровку, или, другими словами, корректировку относительно 0оС. Чем точнее измерительный прибор, которым проводят калибровку, тем точнее будет термопара. Кроме этого, добросовестный производитель не позволит себе сделать некачественную пайку металлов термопары. Поэтому старайтесь выбирать изделие проверенного бренда, покупая термодатчик для своего газового котла.

Также стоит учесть, что точка измерения не должна находиться далеко от измерительного прибора, в противном случае вам понадобится расширение проводов промежуточного соединения, а это достаточно дорого.

Возможные неисправности и методы их устранения

Если при нажатии кнопки подачи газа горелка включается и тут же гаснет, это говорит о неисправности термопары. Также это может быть результатом плохого контакта преобразователя с электромагнитным клапаном.

Ремонт неисправности термопары газового котла заключается в следующем:

извлекают конец термопары, открутив гаечным ключом прижимную гайку, при помощи которой преобразователь прикрепляется к клапану;
если при осмотре обнаруживается наличие загрязнений или окислов, зачищают место контакта мелкой шкуркой;
далее при помощи мультиметра проверяют работоспособность устройства.

Если при проверке датчик показывает напряжение 50 мВ, можно попробовать запустить котел. Если проблема осталась, и горелка гаснет, это может свидетельствовать о неисправности электромагнитного клапана.

В случае если клапан в рабочем состоянии, следует обеспечить корректное соединение преобразователя с клапаном: найти соответствующее положение прижимной гайки для оптимального контакта.

Следует знать, что если преобразователь газового котла вышел из строя, прибор не подлежит восстановлению. Здесь необходимо выполнить замену термопары, установив вместо нее новый образец. Продукция этой категории предлагается множеством отечественных и зарубежных производителей, среди которых «Арбат», Жуковский завод АОГВ, концерн Honeywellи другие промышленные компании. Ценовой диапазон на это устройство варьируется в пределах 600-2000 р.

Основные сферы применения термопар – автоматика газового оборудования, установки литейной промышленности и множество других направлений производства. На базе этого прибора разработан целый ряд терморегуляторов и термометров бытового и промышленного назначения. В руках народных умельцев термоэлектрический преобразователь может стать основой для мини электростанции, его используют для создания зарядных устройств, при помощи которых можно заряжать маломощные устройства от открытого огня, в том числе, и от костра.

Подключение и проверка

Подключение термопары должно производиться электродами (проводами), изготовленными из того же материала, что и подключаемая термопара.

Либо могут использоваться металлические провода, которые имеют характеристики, аналогичные свойствам электродов на самой термопаре.

Перед подключением термопар для котлов отопления, важно зачистить концы проводов, чтобы удалить окислы, которые оказывают влияние на точность измерений. А во время установки важно проследить за тем, чтобы трубки отвода и подачи топлива были опущены строго вниз

В случае, если термопара сломалась, как правило, восстановить ее уже невозможно, поэтому важно знать, как проверить термопару мультиметром на газовом котле. Срабатывать рабочая термопара должна после 10-30 секунд нагрева

Срабатывать рабочая термопара должна после 10-30 секунд нагрева

Чтобы проверить её работоспособность, достаточно соединить один конец с мультиметром — измерительным датчиком, а другой конец нагреть, используя газовую горелку либо зажигалку.

Комбинированный электроизмерительный прибор, который может быть цифровым и аналоговым, объединяет в себе несколько функций (как минимум функции вольтметра, омметра, амперметра).
Мультиметр

Рабочая термопара должна иметь напряжение в районе 50 мВ.

В случае подтверждения неисправности термопары, заменить её можно своими руками.

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.

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.

Плюсы и минусы

Использование термопар в системе автоматики котла имеет свои преимущества и недостатки. К плюсам стоит отнести:

датчик имеет возможность работать в тяжелых условиях, соприкасаясь с открытым пламенем:
поскольку изделие имеет простое устройство без движущихся частей, оно весьма надежно;
устройство способно обеспечить уровень точности измерений, достаточный для использования в отопительных агрегатах;
произвести замену термопары при необходимости достаточно просто.

К недостаткам элемента относят:

нелинейную зависимость роста потенциала от повышения температуры;
потенциал не может подняться выше определенного предела.

Недостатком является и невозможность проведения ремонта, в случае выхода термопары из строя, ее можно только заменить. Впрочем, стоимость этого элемента невысока, так что покупка нового не станет серьезным испытанием для семейного бюджета.

Сколько стоит автоматика котла

Стоимость варьируется от нескольких тысяч рублей, до половины стоимости котла. На цену влияет несколько факторов:

Страна производитель.
Тип автоматики.
Комплектация.

Отечественная автоматика в полной комплектации, включающей горелочное устройство, запальник и мультиблок управления, обойдется приблизительно в 5-6 тыс. руб. За эту сумму, можно приобрести комплект АПОК – 1, Искра, Вакула и т.п.

Итальянская автоматика управления на базе микропроцессора, будет стоить, начиная от 10 тыс. руб. и выше. Стоимость мультиблока, приблизительно на 1-2 тыс. руб. выше, чем у отечественного аналога.

Полезные рекомендации

Стоит уяснить, что от того, насколько правильно работает термоэлектрический преобразователь, который установлен в газовом котле либо плите, зависит не только работоспособность всего оборудования. Под угрозой находится и личная безопасность всех обитателей дома.

Ведь если устройство неисправно, значит, оно не может сработать вовремя, что повлечет за собой утечку газа. А это в свою очередь приводит к взрыву

Поэтому крайне важно проводить регулярные проверки показаний устройства. Это позволит избежать серьезной катастрофы

На качество измерений могут влиять ряд факторов:

качество спая;
наличие электрического шума;
есть утечка газа;
термоэлектрическая неоднородность.

Мало знать, что такое термопара, необходимо понимать – те термопары, которые установлены в плитах, обеспечивают не только качественную работу техники, но и отвечают за безопасность. При ее повреждении лучше сразу заменить ее новым устройством. Сделать это можно самому, но лучше будет обратиться к специалисту.

Для чего применяется термопара?

В настоящее время такие устройства широко применяются практически в любой сфере для измерения температуры в разных средах:

воздух;
вода;
смазочные материалы.

Главная задача, которая стоит перед устройством подобного вида, заключается в обеспечении автоматического отключения оборудования в случае какой-либо неисправности газового котла.

Как правило, термопара присутствует не только в котлах, но и плитах, также работающих на таком топливе. Здесь устройство служит для электроподжига газа при его подаче. Это ее основной элемент и работа термопары сводится к управлению клапана безопасности газового крана. То есть прибор производит его открытие или закрытие, исходя из того, есть ли пламя или его нет. Но помимо этого, термопара может выступать в качестве температурного датчика.

В быту термопара может присутствовать и в других приборах. Ими оснащаются некоторые модели паяльников. Есть модели мультиметров, которые позволяют проводить замеры температуры. В этом случае в комплект их поставки входят такие устройства, имеющие специальные разъемы для подключения к прибору.