Как отремонтировать термопару газового котла

Что такое термопара для газового котла отопления – как работает, преимущества оборудования

Чтобы измерить температуру внутри топки, газовые котлы оснащаются термопарой. Этот прибор также обеспечивает автоматическое прекращение подачи газа, когда из-за порывов ветра или по другой причине затухает пламя в горелке.

Назначение

Благодаря термопаре для газового котла тепловая энергия преобразовывается в электрическую, тем самым обеспечивая питание электромагнитных катушек. Кроме того, устройство выступает в качестве основы газ-контроля. Для его изготовления используется несколько видов металла, способных стойко переносить значительное нагревание в камере сгорания. Вместе с термопарой обычно устанавливается автоматический отсекающий клапан, прекращающий поступление газа в топливопровод. Предохранители газовых агрегатов обладают специфическим устройством. Как только термоэлектрический элемент ломается, или происходит резкое прекращение горения, автоматически срабатывает отсекающий клапан, и подача газа останавливается.

Из чего состоит и как работает

Термоэлектрический преобразователь – это простейшая конструкция, включающая в себя два соприкасающихся в одной или нескольких точках проводника. Материалом изготовления проводников выступают разнородные металлы. Такая специфика состава дает возможность прибору выполнять свои функции, так как работает термопара в газовом котле благодаря физическому процессу «эффект Зеебека». При условии прочной коммутации двух тел из разного металла и последующем разогреве соединительного участка открытым пламенем, свободные концы проводника будут давать разницу потенциала. При коммутации к ним вольтметра цепь замыкается, и на измерительном приборе фиксируется напряжение.

Хотя уровень напряжения от разницы потенциалов нагретых металлов и не очень большой, однако даже он в состоянии возбудить индукцию внутри катушек отсекающих клапанов. Когда свободные концы начнут давать напряжение, клапан автоматически срабатывает. Как результат – топливо получает свободный доступ к запальнику. Важно помнить, что последние модели клапанов имеют специфическое устройство: повышенная чувствительность катушек позволяет топливному каналу оставаться в открытом положении до падения напряжения ниже отметки в 20 мВ. Термопара обычно выдает напряжение в 40-50 мВ.

Материалы изготовления термопары для газового котла

Для изготовления термопар используются специальные сплавы, в состав которых входят благородные и неблагородные металлы. Принципиальным условием при выборе материалов является наличие у них постоянной повторяемой зависимости между перепадами температуры и напряжением. Формирование групп сплавов для производства тех или иных нагревательных приборов зависит от определенных температурных диапазонов.

В специализированных магазинах имеются следующие разновидности термопар:

Особенности проверки и замены

Как показывает практика, ремонтировать термопару в случае ее поломки не имеет смысла. Основными признаками того, что клапан или терморегулятор вышел из строя, является прекращение самостоятельного розжига газового котла. Чтобы проверить исправность прибора, необходимо присоединить к одному из концов мультиметр. Другой конец по ходу тестирования разогревают, используя зажигалку или другой способ. Признаком пригодности термопары является показатель напряжение на датчике в районе 50 мВ.

Что такое термопара для газового котла отопления – как работает, преимущества оборудования

Чтобы измерить температуру внутри топки, газовые котлы оснащаются термопарой. Этот прибор также обеспечивает автоматическое прекращение подачи газа, когда из-за порывов ветра или по другой причине затухает пламя в горелке.

Назначение

Благодаря термопаре для газового котла тепловая энергия преобразовывается в электрическую, тем самым обеспечивая питание электромагнитных катушек. Кроме того, устройство выступает в качестве основы газ-контроля. Для его изготовления используется несколько видов металла, способных стойко переносить значительное нагревание в камере сгорания. Вместе с термопарой обычно устанавливается автоматический отсекающий клапан, прекращающий поступление газа в топливопровод. Предохранители газовых агрегатов обладают специфическим устройством. Как только термоэлектрический элемент ломается, или происходит резкое прекращение горения, автоматически срабатывает отсекающий клапан, и подача газа останавливается.

Из чего состоит и как работает

Термоэлектрический преобразователь – это простейшая конструкция, включающая в себя два соприкасающихся в одной или нескольких точках проводника. Материалом изготовления проводников выступают разнородные металлы. Такая специфика состава дает возможность прибору выполнять свои функции, так как работает термопара в газовом котле благодаря физическому процессу «эффект Зеебека». При условии прочной коммутации двух тел из разного металла и последующем разогреве соединительного участка открытым пламенем, свободные концы проводника будут давать разницу потенциала. При коммутации к ним вольтметра цепь замыкается, и на измерительном приборе фиксируется напряжение.

Хотя уровень напряжения от разницы потенциалов нагретых металлов и не очень большой, однако даже он в состоянии возбудить индукцию внутри катушек отсекающих клапанов. Когда свободные концы начнут давать напряжение, клапан автоматически срабатывает. Как результат – топливо получает свободный доступ к запальнику. Важно помнить, что последние модели клапанов имеют специфическое устройство: повышенная чувствительность катушек позволяет топливному каналу оставаться в открытом положении до падения напряжения ниже отметки в 20 мВ. Термопара обычно выдает напряжение в 40-50 мВ.

Материалы изготовления термопары для газового котла

Для изготовления термопар используются специальные сплавы, в состав которых входят благородные и неблагородные металлы. Принципиальным условием при выборе материалов является наличие у них постоянной повторяемой зависимости между перепадами температуры и напряжением. Формирование групп сплавов для производства тех или иных нагревательных приборов зависит от определенных температурных диапазонов.

В специализированных магазинах имеются следующие разновидности термопар:

Особенности проверки и замены

Как показывает практика, ремонтировать термопару в случае ее поломки не имеет смысла. Основными признаками того, что клапан или терморегулятор вышел из строя, является прекращение самостоятельного розжига газового котла. Чтобы проверить исправность прибора, необходимо присоединить к одному из концов мультиметр. Другой конец по ходу тестирования разогревают, используя зажигалку или другой способ. Признаком пригодности термопары является показатель напряжение на датчике в районе 50 мВ.

Источник

Ремонт термопары газовой колонки своими руками

Для обеспечения безопасной эксплуатации газовых нагревательных приборов с открытым пламенем в настоящее время, как правило, используются электрические схемы, в которых датчиком температуры служит термопара.

Термопара представляет собой спай двух проволочек из разных проводников (металлов). Благодаря простоте устройства термопара является очень надежным элементов схемы защиты и безотказно работает в газовых приборах многие годы. Внешний вид термопары с проводами для газовой колонки NEVA LUX-5013 показан на снимке ниже.

Термопара появилась в 1821 году благодаря открытию немецкого физика Томаса Зеебека. Он обнаружил явление возникновения ЭДС (электродвижущей силы) в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух проводников из разных металлов.

Если термопару поместить в пламя горящего газа, то при сильном ее нагреве вырабатываемой термопарой ЭДС будет достаточно для открытия электромагнитного клапана подачи газа в горелку и запальник. Если горение газа прекратится, то термопара быстро остынет, в результате ее ЭДС уменьшится, и силы тока станет недостаточно для удержания электромагнитного клапана в открытом состоянии, подача газа в горелку и запальник будет перекрыта.

На фотографии показана типовая электрическая схема защиты газовой колонки. Как видно, она состоит всего из трех включенных последовательно элементов: термопары, электромагнитного клапана и реле тепловой защиты.

При нагреве термопара генерирует ЭДС, которая через реле тепловой защиты подается на соленоид (катушку из медного провода). Катушка создает электромагнитное поле, втягивающее в нее стальной якорь, механически связанный с клапаном подачи газа в горелку.

Реле тепловой защиты обычно устанавливают в верхней части газовой колонки рядом с зонтом, и служит оно для прекращения подачи газа в случае недостаточной тяги в газоотводящем канале. При отказе любого элемента схемы защиты газовой колонки подача газа в горелку и запальник прекращается.

В зависимости от модели газовой колонки применяется ручной или автоматический способ поджига газа в запальнике. При поджиге фитиля вручную используют спички, электрозажигалки (в старых моделях газовых колонок) или пьезоэлектрический поджиг, приводимый в действие нажатием кнопки. Кстати, если пьезоэлектрический поджиг перестал работать, то с успехом можно поджечь газ в запальнике с помощью газовой зажигалки или спички.

В газовых колонках с автоматическим поджигом воспламенение газа в горелке происходит без участия человека, достаточно открыть кран горячей воды. Для работы автоматики в колонку устанавливается электронный блок с батарейкой. Это является недостатком, так как в случае выхода батарейки из строя зажечь газ в колонке будет невозможно.

Для того чтобы зажечь газ в запальнике с помощью пьезоэлектрического элемента необходимо поворотом ручки на газовой колонке открыть подачу газа в запальник, привести в действие пьезоэлектрический элемент для создания в разряднике искры и после воспламенении газа в запальнике удерживать эту ручку нажатой около 20 секунд, пока не нагреется термопара.

Это очень неудобно, поэтому многие, и я в их числе, не гасят пламя в запальнике месяцами. В результате термопара всегда подвергается воздействию высокой температуры пламени (на фото термопара расположена слева от запальника), что уменьшает срок ее службы, с чем мне и пришлось столкнуться.

Газовая колонка перестала зажигаться, запальник потух. От искры со свечи газ в запальнике зажигался, но стоило отпустить ручку регулировки подачи газа, несмотря на продолжительность времени удержания ее нажатой, пламя гасло. Соединение между собой клемм теплового реле не помогло, значит, дело в термопаре или электромагнитном клапане. Когда снял кожух с газовой колонки и пошевелил центральный провод термопары, то она развалилась, что хорошо видно на снимке выше.

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 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.

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.

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

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.

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

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

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.

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.

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

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

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

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

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.

Устройство установки для сварки термопар

Внимание! При повторении и эксплуатации предлагаемой установки для сварки термопар, в связи с отсутствием гальванической развязки контактов для подключения термопары, необходимо соблюдать полярность подключения установки к электропроводке. К термопаре должен быть подключен исключительно нулевой провод. Прикосновение к фазному проводу может привести к поражению электрическим током.

Существует несколько способов сварки термопар: в электрической дуге, в соляном электросварочном аппарате, с помощью ацетиленовой горелки и в графитном или угольном порошке. Я свариваю термопары для измерения температуры с помощью ЛАТРа и керамической емкости, наполненной порошком из графита. Технология простая, не требует специального оборудования, опыта и доступна для любого домашнего мастера.

По наследству мне досталась самодельная установка для сварки термопар, представленная на фотографии. Установка представляет собой металлическую коробку, в которой установлен ЛАТР, вольтметр переменного напряжения и керамический стакан для графитного порошка.

Электрическая схема установки представлена выше. Питающее напряжение через электрическую вилку подается с бытовой электропроводки через включатель и предохранитель на ток 5 А на первичную обмотку лабораторного автотрансформатора. Неоновая лампочка HL1 служит для индикации включенного состояния установки. Резистор R1 ограничивает ток через HL1.

На дне керамической чаши, наполненной графитным порошком, для подачи тока имеется медная пластина, на которую через латунный винт подается питающее напряжение с переменного контакта ЛАТРа. Нулевой провод, идущий с сетевой вилки, подключается к общему проводу ЛАТРа и к свариваемой термопаре с помощью зажима типа «крокодил».

Величина тока сварки зависит от величины напряжения. Для этого в установке имеется вольтметр переменного напряжения, обозначенный на схеме буквой V. Величина напряжения устанавливается вращением ручки ЛАТРа и подбирается экспериментально в зависимости от диаметра свариваемых проводов и лежит в пределах 20-90 В. В схеме нет специальных элементов, ограничивающих величину тока. Он ограничивается за счет сечения проводов схемы и величины сопротивления графитного порошка.

На фотографии показана лицевая панель установки для сварки термопар с обратной стороны. Как видите, ЛАТР закреплен непосредственно на дне коробки, а все остальные элементы электрической схемы закреплены непосредственно на панели.

Представляю видеоролик, демонстрирующий процесс сварки термопары на установке для сварки термопар. Как видите, сварить термопару на самодельной установке своими руками очень просто.

Для сварки термопары на установке достаточно свить проводники, зажать их крокодилом и плавно прикоснуться к поверхности графита. Возникнет электрическая дуга, выделяющая большое количество тепловой энергии в одной точке. Проводники начинают оплавляться, и расплавленные металлы, смешавшись друг с другом, за счет сил поверхностного натяжения в жидкостях образуют аккуратный шарик, как на фотографии.

Время сварки обычно не превышает трех секунд. Горение дуги сопровождается характерным шипящим звуком, с понижающейся во времени частотой. При наличии опыта по звуку можно легко определить момент окончания процесса сварки. В связи с большой массивностью термопары для газовой колонки, на ее сварку понадобилось около пяти секунд.

Вот фотография хромель-алюмелевой термопары из проводов ∅0,5 мм, сварка которой продемонстрирована в видеоролике выше. Как видите, в месте сварки проводов образовался аккуратный спай круглой формы. Такая термопара прослужит долго.

На установке для сварки термопар мне приходится в основном сваривать хромель-копелевые (ТХК, Тип L) и хромель-алюмелевые (ТХА, Тип K) термопары с диаметром проводников 0,2-0,5 мм. Случалось при ремонте сваривать даже термопару типа К с диаметром проводников 3 мм. Хорошо свариваются между собой медные и алюминиевые провода диаметром до 2,5 мм. Но при монтаже электропроводки установку применять для сварки соединений из-за ее габаритных размеров сложно.

Для защиты глаз от яркого света при визуальном контроле над процессом сварки очки или защитную маску сварщика использовать неудобно, поэтому я использую нейтральный светофильтр высокой плотности от фотоаппарата.

Как показала практика, с помощью простейшей установки, представляющей собой ЛАТР и керамическую чашу с графитным порошком, можно успешно выполнять ремонт термопар, применяемых в системах автоматики газовых колонок, в домашних условиях своими руками.

Задать вопрос автору статьи, оставить комментарий

Александр Николаевич, здравствуйте.
Сообщите, пожалуйста, можно ли отремонтировать термопару газовой колонки Junkers WR10 путем надевания на ее конец (постоянно обогреваемый газом) кусочка медной трубочки с внутренним диаметром 4 мм и длиной 15 мм?
С уважением, Кирилл.

Здравствуйте, Кирилл!
Таким способом ремонтировать термопары нельзя.
Принцип работы термопары заключается в физическом контакте двух разных металлов, которые за счет разных электрохимических потенциалов при нагреве вырабатываю ток. Этот ток проходя через катушку электромагнитного клапана открывает подачу газа.
Если у штатной термопары контактируемые поверхности металлов выгорели, то медная трубка уже не поможет.

Здравствуйте! Полезный Ваш сайт, спасибо.
Лет 50 назад мы варили термопары из проволок диаметром 0,2-0,5 мм по Вашей схеме, с таким же ЛАТР-ом, но использовали литровую стеклянную банку на две трети заполненную «крепким» раствором кухонной соли, поверх которого наливали на сантиметр машинного масла. Одним контактом был металлический диск на дне банки с припаянным проводом, а вторым контактом была скрутка двух проволочек будущей термопары. Ток подбирали ЛАТР-ом. Скрутку аккуратно опускали по центру в банку. Как только скрутка касалась раствора, раздавался гул сварки.
После обретения навыка (двух-трёх проб) получался нормальный шарик сварки. Машинное масло было флюсом и охладителем шарика.

Здравствуйте, Иван Иванович!
Спасибо за интересную информацию. Не знал о такой технологии сварки термопар. С теоретической точки зрения она не противоречит законам физики и легко реализуемая в домашних условиях. Надо будет для интереса попробовать. Уверен, Ваша информация пригодится посетителям сайта.

Источник