Автоматика безопасности газовых котлов: устройство, регулировка, принцип действия

Объект автоматизации

Котельное оборудование как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:

расход и давление теплоносителя (воды или пара);
разряжение в топке;
уровень в питательном резервуаре;
в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.

Механическая

Механическая автоматика для газовых котлов не требует подключения к электросети. В этом и заключается основное преимущество. Однако не всегда она является полностью механической. В ней может использоваться встроенный источник питания – батарейка или аккумулятор – и использоваться другие источники, например термопара, вырабатывающая ЭДС под воздействием высоких температур. Все равно сохраняется энергонезависимость, что, в конечном счете, и требуется. Все настройки устанавливаются вручную, притом со значительной погрешностью.

На данный момент распространение получила одна система автоматического управления – EuroSit 630. Этот блок автоматики с итальянскими корнями получился настолько хорошим и практичным, что его ставят практически на все газовые котлы с энергонезависимым управлением. Производят его во многих странах по лицензии или без нее.

Блок автоматики EuroSit 630

Блок механической автоматики представляет собой металлический корпус с лабиринтом внутри, по которому может пройти газ от входа к выходу. Целый ряд клапанов регулируют подачу, давление и расход газа в зависимости от условий эксплуатации и установленных настроек. Две ручки управления задают режим работы котла и настройку целевой температуры теплоносителя.

Основная ручка определяет три режима работы:

полное выключение;
розжиг запала;
режим основного горения.

В первом режиме подача газа полностью прекращена.

Во втором режиме обеспечивается работа только запальника. Это небольшая горелка с минимальным потреблением газа, которая постоянно горит и нужна для поджога газа в основных горелках камеры сгорания. Нажимая на ручку переключателя, открывается заслонка на пути газа к запальнику. С помощью кнопки пъезорозжига зажигается запальник. Рядом с ним закрепляется термодатчик, термопара. Под воздействием высокой температуры на датчике вырабатывается ЭДС, примерно 25 мВ, которой хватает для питания электромагнитного реле, поддерживающего заслонку постоянно открытой. Когда термопара хорошо прогреется ручку, отпускают, и запальник уже не погаснет. Если же он по какой-то причине потух, то термопара остынет и реле опять закроет клапан.

В режиме основного горения автоматика открывает проток для основной массы газа на пути к горелкам. Газ загорается от запальника, тепло поднимается к теплообменнику и передается теплоносителю.

Клапан, отвечающий за подачу газа, завязан на термодатчик, который крепится на выходе теплообменника. Датчик представляет собой сосуд, наполненный жидкостью или газом, способными сильно расширятся или сжиматься при изменении температуры. Сосуд соединяется с помощью тонкой медной трубки с блоком автоматики и оказывает давление на шток клапана.

Ручка регулировки задает пороги срабатывания клапана в зависимости от давления, оказываемого датчиком. Если температура теплоносителя ниже установленной регулятором, то подача газа разрешается. При достижении максимально допустимого значения температуры подача газа прекращается.

Еще один датчик температуры устанавливается перед выходом в дымоход. Он реагирует на температуру исходящих газов. Если они слишком холодные, значит, нет тяги, или горелка не работает, огня нет. В любом случае это сигнал к перекрытию газа. Если температура исходящих газов слишком высока, значит, поддерживается слишком интенсивное горение, что так же следует пресечь.

Ряд регулировочных болтов, не доступных пользователю в режиме обычной эксплуатации, позволяет:

настроить допустимый расход и давление газа;
установить минимальный напор газа;
корректировать пределы изменения температуры теплоносителя.

Их установкой должен заниматься специалист во время монтажа и первоначальной настройки газового котла.

Частой проблемой энергонезависимой автоматики является неправильная работа термочувствительных элементов. Термопара на запальнике сложна в производстве, а выходные характеристики каждого датчика сильно разнятся даже в одной партии, что дает существенную погрешность в работе газовых котлов. Упрощает ситуацию то, что заменить терморегулятор или термопару под силу даже не специалисту, они доступны в продаже и часто взаимозаменяемы.

Конструкция устройств и описание принципа их работы

Устройства, корректирующие работу системы, обеспечивающей безопасность котлов, создают либо во встроенном механическом виде, либо в выносном электронном варианте исполнения. Механические системы, чаще всего, применяются в оборудовании бюджетной группы бытовых товаров, они предполагают ручное управление.

А установку автоматики с электронными блоками используют в современных газовых котлах, они способны производить манипуляции в независимом режиме, без дополнительного вмешательства.

Однако механические системы отличаются своей простотой и надежностью, исключающей неисправности, из-за чего продолжают пользоваться популярностью. Чтобы установить, какая автоматика лучше, необходимо провести сравнительный анализ.

Датчики механического действия

Контрольные блоки, работающие по механическому принципу, отличаются простотой конструкции. Обслуживание или ремонт этих систем газовой автоматики не вызывает затруднений. Произвести наладку указанных систем способен рядовой теплотехник, занимающийся обслуживанием газовых отопительных котлов на данном участке.

Кроме этого механические элементы не зависят от дополнительных источников питания. Пользователь осуществляет их настройку на необходимые параметры, а контроль осуществляют датчики, благодаря физическим свойствам рабочих элементов.

Как правило, реагирующий вентиль такого датчика состоит из термопары, составленной из двух металлов-сталь с одной стороны, а никель с другой. Такая конструкция позволяет изменять форму реагирующего элемента в зависимости от температуры. По этой системе осуществляется открытие или закрытие клапана, подающего газ к горелке.

Этот же принцип применим для работы автономного регулятора тяги, используемого в котлах, имеющих камеру сгорания стандартного открытого типа.

После того как температура нагрева спадает, пластина принимает исходную форму, вновь замыкая цепь, продолжая работать длительное время и исключая вероятность поломки.

Электронные устройства

Иначе устроены системы для газовой автоматики с электронной начинкой, работа которых не связана с физическим состоянием материалов, изменяющимся под влиянием окружающей среды. Здесь работает автоматика установленного газового котла по иному принципу передачи сигналов, позволяющих регулировать положение клапанов.

Такие датчики способны осуществлять контроль изменений температуры внутри отапливаемого помещения, совершая периодические отключения парового или водогрейного котла в зависимости от нагрева воздуха.

При достижении предельной отметки, датчик отправляет сигнал, останавливающий нагрев. А после того, как температура достигнет нижнего допустимого значения, новый сигнал возобновляет работу агрегата, осуществляя полную автоматизацию процесса.

Термостаты, устанавливаемые в любом удобном месте помещения, соединяются со схемой котла посредством кабеля. Сегодня в ассортименте указанных приборов можно встретить датчики различного исполнения, их различают, как по техническим характеристикам или настройке режимов, так и по способу монтажа. Программируемые устройства способны обеспечивать оптимальный температурный режим помещения на продолжении установленного периода времени, без дополнительной проверки автоматики безопасности.

Обзор двух моделей

Наибольшей популярностью сегодня пользуются такие модели котлов, как Wolf CGG-1 K-24 и Baxi Luna-3 Comfort 240 Fi.

Модель Wolf CGG-1 K-24 — это двухконтурный котел, предназначенный для закрепления на стене. У него имеется закрытая камера сгорания. Газ ходит по концентрическим и раздельным дымоходам. Основные особенности этой модели следующие:

высокий КПД;
малый вес (чуть более 40 кг);
небольшие размеры;
возможность подключения к баллонному и магистральному газу;
возможность применения автоматики WRS.

Мощность устройства варьируется от 9400 до 24000 Вт. Объем его расширительного бака — 8 л. Самым серьезным недостатком этой модели следует считать ее высокую стоимость. Впрочем, соотношение «цена — качество» здесь соответственное.

Что касается другой модели — Baxi Luna-3 Comfort 240 Fi — то это устройство хорошо подходит для эксплуатации в российских домах. Оно может работать при уменьшении входного давления газа до 5 мбар. На корпусе прибора имеется панель управления. Ее можно снимать и переустанавливать в другое место. Она же одновременно исполняет роль датчика температуры в комнате.

Прибор может работать на сжиженном и магистральном газе. Он имеет множество дополнительных функций, поэтому цена его немалая. Но главный его недостаток — это не дороговизна, а повышенная чувствительность к перепадам напряжения в электросети, поэтому подключать его следует лишь через стабилизатор.

Потребители положительно характеризуют газовые отопительные котлы. Перечисляя положительные свойства оборудования, они обычно указывают на его малые размеры и эффективную автоматику. Особой популярностью у владельцев загородных домов пользуются настенные котлы, ведь места для их установки гораздо больше, чем для напольных.

Ремонт автоматики газового котла

Монтаж автоматики производят только специалисты: самостоятельно заниматься установкой не стоит. В эксплуатации у любого котла свои сроки. По истечении времени выходят из строя датчики, трубки, хомуты, микросхемы. Чтобы вернуть котлу работоспособность, необходимо следить за его работой, приглашать специалистов – чтобы они могли провести мероприятия по профилактике, которые продлят рабочий ресурс котла.

Что можно сделать самому?

Простейший ремонт можно делать самостоятельно. Главное – не лезть в основные комплектующие прибора, которые могут находиться на гарантийном обслуживании. Иначе вы потеряете право на бесплатное восстановление за счет производителя. Самостоятельно можно проводить чистку дымохода, проверить герметичность подключения к водопроводу и газовой трубе, поставить стабилизатор напряжения. Остальные действия совершать запрещено – этим должны заниматься представители газовой службы.

Основные неисправности и их ремонт

Не зажигается котел. Причиной этому может быть отсутствие подачи газа, котел выключен из розетки, закрыта вытяжка, сгорел предохранитель. В первую очередь удостоверьтесь, открыт ли газ. Проверьте розетку и уровень воды в системе. После этого можно начинать пробовать розжиг.
Котел зажигается, нагревает, но через короткий промежуток времени выключается. Причиной может стать отключение от сети, не осуществляется циркуляция воды, завоздушило батареи, сгорел контроллер или окислились проводки. Для самостоятельного устранения проблемы можно попробовать долить воду до необходимого уровня, выпустить лишний воздух, увеличить мощность и скорость оборотов на котел.
Самопроизвольное затухание котла. Возможная причина – в забитой вытяжке, скоплении нагара, дефектах в центральной плате. Для устранения проблемы, в первую очередь, проверяется вытяжка. Если она чистая, то вызывайте специалиста по ремонту.

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 управления котлом.

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

Клапаны

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.

Реле максимального давления

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.

Реле минимального давления

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

Термостат представляет собой сравнительно несложное электромеханическое приспособление.

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

Контролер

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.

Отвечающая за безопасность автоматика

Согласно правилам, изложенным в нормативной документации (СНиП 2.04.08-87, СНиП 42-01-2002, СП 41-104-2000), в газовых котлах должна быть предусмотрена система безопасности. Задачей этого блока является экстренное перекрытие подачи топлива в случае какой-либо поломки.

На представленной схеме приводится система автоматики, позволяющей регулировать функции газового приспособления, с подробным изображением всех составных элементов

В основу принципа безопасной работы системы автоматики газового котла положен контроль за показаниями приборов. Блок управления отслеживает следующие факторы:

Давление газа. При его падении до критического уровня подача горючего вещества немедленно прекращается. Процесс происходит в автоматическом режиме при помощи клапанного механизма, заранее настроенного на определенное значение.
Ответственность за это свойство в энергозависимых приборах несет максимальное либо минимальное реле. Механизм работы заключается в изгибании мембраны со стержнем при увеличении количества атмосфер, что ведет к размыканию контактов отопительного прибора.
Отсутствие пламени в горелке. При затухании огня термопара остывает, из-за чего прекращается выработка тока, а подача газа прекращается вследствие перекрытия электромагнитной заслонкой газового клапана.
Наличие тяги. При уменьшении этого фактора биметаллическая пластина нагревается, что вызывает изменение ее формы. Модифицированный элемент надавливает на клапан, который запирается, останавливая подачу горючего газа.
Температура теплоносителя. С помощью термостата удается поддерживать этот фактор на заданном значении, что позволяет предотвратить перегрев котла.

Указанные выше возможные неисправности могут вызвать затухание основной горелки, вследствие чего появляется возможность проникновения газа в помещение, приводящая к фатальным последствиям.

На данном рисунке представлено схематичное устройство функционирования работы регулирующей автоматики, призванной не допустить перегревания системы или других нарушений в ее работе

Чтобы этого избежать, все модели котлов должны быть снабжены автоматическими устройствами. Особенно это актуально для устаревших образцов, где подобные устройства еще не были предусмотрены производителями.

Обзор лучших моделей и производителей

Самым известным брендом среди западных производителей считается итальянская автоматика компании EUROSIT, которая пользуется популярностью по всему постсоветскому пространству.

На втором месте уверенно находятся американские производители автоматики Honeywell, чье оборудование отличается более лояльной политикой ценоформирования. При этом американская техника практически не уступает Италии в спектре предоставляемых услуг.

На примере модели с обозначением Honeywell VR 400 можно рассмотреть список полезных функций:

устройство для плавного розжига;
модуляционный режим водогрейных котлов;
вмонтированный сетчатый фильтр;
режим предназначенный поддерживать горелки на малом пламени;
входы для установки реле, осуществляющего контроль над минимальным, а также промежуточным давлением.

Среди отечественных производителей наиболее известной считается фирма Орион, а также компания «Сервис Газ», производящая автоматику безопасности САБК в городе Ульяновске.

Автоматика безопасности САБК известна своим широким ассортиментом предлагаемых систем, которые могут обладать как самыми необходимыми элементами, так и более широким комфортным списком.

Вся газовая автоматика САБК, в зависимости от стоимости, разделена на несколько потребительских групп. При подборе оборудования обязательно уточняйте все вопросы у продавца.

Устройства на твердом топливе

Электронное оборудование для автоматизированного контроля позволяет увеличить отдачу котла и экономит ресурсы топлива

Важно подбирать автоматические приборы, основываясь на технические данные отопителя

Автоматика состоит из компьютера и вентиляторной турбины. Благодаря его работе в котле:

поддерживается постоянная температура;
эффективно сгорает топливо, что позволит экономнее его расходовать;
датчики позволяют чётко контролировать температуру в разных отсеках котла и равномерно распределять тепло по всему контуру.

Установка автоматических приборов поручается профессионалам. Откалибровать можно самостоятельно, по инструкции.

Механическая автоматика намного дешевле, чем электронная. Простое устройство и простые функции: открывать и закрывать доступ воздуха в камеру сгорания. Энергетически независима, поэтому надёжнее. Легко установить своими руками.

Автоматика для твердотопливного котла делает расход топлива оптимальным: это значительная экономия.

Справка! Применение приборов контроля помогло этому виду нагревательных установок стать востребованным — автоматику можно установить практически на любой котёл, который превращается в современное устройство.

Что именно улучшается в котле на твёрдом топливе:

регулировка температуры, простая настройка;
контроль подачи воздуха в топку: при остывании подаётся больше воздуха, при перегреве — меньше;
агрегат можно оставлять без присмотра, в доме при этом сохраняется нормальная температура;
система безопасности подаёт сигнал о неисправности или сбое;
на случай отключения света в приборах предусмотрена возможность автономной работы;
во многих моделях топливо подгружается без участия человека;
есть устройства, регулирующие очистку от золы;
котлом можно управлять с пульта.

Преимущества автоматических котлов

Этот тип котлов наиболее востребован на сегодняшний день, и объясняется это рядом причин. Во-первых, автоматические котлы не требуют постоянного присутствия человека. Во-вторых, при необходимости отрегулировать процесс работы нет необходимости подходить к агрегату, весь процесс регулируется при помощи автоматики. В-третьих, автоматика позволяет вывести безопасность котлов при их эксплуатации на максимально безопасный уровень.

Таким образом, использование автоматики позволяет сделать использование такого рода агрегатов не только очень удобным, но и максимально безопасным. Они могут предотвратить неправильность действий (заблокировать какую-либо команду и сообщить об этом), предотвратить возникновение аварийных ситуаций методом отключения системы.

Устройство автоматики для котлов отопления — регулировка и настройка

Объект автоматизации

Механическая

Популярные производители