Автоматика для газовых котлов отопления: устройство, принцип работы, обзор производителей

Разновидности автоматики

В зависимости от принципа работы и конструктивных особенностей автоматика для газовых котлов отопления может быть одна из типов:

• Энергозависимая.
• Энергонезависимая.

Энергозависимые приборы автоматики

Данные устройства представляют собой электронные приборы небольшого размера, реагирующие на подачу газа при помощи открытия/закрытия крана. Прибор отличается конструктивной сложностью.

Задачи, которые позволяет решать электронная котловая автоматика:

• Закрывать/открывать кран подачи газа.
• Запускать систему в автоматическом режиме.
• Регулировать мощность горелки, благодаря наличию термодатчика.
• Выключать котел в экстренных случаях или в рамках заданного режима работы.
• Визуальная демонстрация того, как работает агрегат (какой температурный режим поддерживается в комнате, до какой отметки нагрета вода и так далее).

Ввиду постоянного роста потребительских запросов относительно удобства эксплуатации производители современных приборов предлагают ряд дополнительных возможностей:

• Управление и контроль работы оборудования.
• Защита системы отопления от неисправности трехходового клапана.
• Защита системы от замерзания. В данном случае устройство запускает котел при резком падении температуры в помещении.
• Самостоятельная диагностика с целью выявления неисправных запчастей, сбоев в работе конструктивных элементов. Данная опция позволяет избежать поломок, способных вывести котел из строя, а, следовательно, и больших материальных расходов, связанных с капитальным ремонтом или заменой оборудования.

Так электронная автоматика безопасности газовых котлов обеспечивает ровную работу оборудования, когда:

• отсутствую скачки;
• точно соблюдается заданный температурный режим;
• не возникает других проблем во время длительной эксплуатации.

Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент автоматики энергозависимого типа. Она может быть как с возможностью программирования, так и без нее. В первом случае вы можете настраивать работу системы в режиме день-ночь или задать разный температурный режим на 1-7 день, учитывая прогноз погоды.

Энергонезависимые приборы

Данный тип автоматического оборудования для управления работой газовых котлов отопления является механическим. И многие потребители отдают предпочтением именно ему.

Основные причины:

• Низкая цена.
• Ручная настройка, отличающая простотой, что позволяет легко управлять прибором далеким от техники людям.
• Автономность устройства, для работы которого не требуется электричества.

Ручная настройка заключается в следующем:

• Каждый прибор оснащен температурной шкалой от минимального значения до максимального показателя. Выбирая нужную отметку на шкале, вы задаете рабочую температуру котлу.
• После запуска агрегата за работу принимается терморегулятор, контролирующий заданный температурный режим путем открывания/закрывания крана подачи газа.

Принцип действия основан на том, что термопара газового котла, которая встроена в теплообменник, оборудована специальным стержнем. Деталь изготавливается из особого материала (сплав железа и никеля — инвар), быстро реагирующего на температурные изменения. В зависимости от увеличения или снижения температуры стержень меняет свои размеры. Деталь прочно соединена с клапаном, который и регулирует подачу газа в горелку.

Но кроме этого сегодняшняя автоматика для газового котла энергонезависимого типа дополнительно оборудуется датчиками тяги и пламени. Они сразу же прекратят подачу топлива, если в дымоходе произойдет резкое падение тяги или в результате снижения давления в трубе.

За работу датчика пламени отвечает специальная тонкая пластина, которая при нормальной работе системы находится в изогнутом состоянии. Так она удерживает клапан в положении «Открыто». Когда пламя уменьшается, пластина выпрямляется, заставляя клапан закрыться. Такой же принцип работы и у датчика тяги.

Клапан

Клапаны устанавливаются на котлы со встроенными газовыми горелками. Задача клапана – открыть или закрыть подачу газа.

Клапан с пьезоэлектрическим розжигом

Используются в газовых котлах, независимых от электричества. Открывается такой клапан вручную, после чего пламя поджигается пьезоэлементом. Открытое состояние клапана обеспечивает катушка, подключенная к термопаре (при нагреве горелки в термопаре возникает ЭДС).

Подробнее о принципе работы термопары читайте здесь.

Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан КЭГ

Это гидравлический элемент, регулирующий поток газа под воздействием электромагнитных сил.

Для функционирования электромагнитного клапана необходимо электропитание.

Открывает или закрывает путь газовому потоку сердечник, связанный с седлом устройства.

Седло клапана, в зависимости от конструкции, может иметь несколько положений в рабочем цикле:

1. Одностадийный: имеет два положения – «открыто» и «закрыто». Если на катушку подается ток, клапан открывается до максимума, при отсутствии электропитания – закрывается.
2. Двухстадийный: кроме двух крайних положений имеет одно промежуточное (оно для клапана этого типа является начальным). В этом положении обеспечивается частичный расход газа. Максимальное открытие клапана происходит через некоторый промежуток времени, когда на горелке появится устойчивый факел. Такая конструкция обеспечивает плавный пуск газовой горелки.
3. Трехстадийный: имеет два промежуточных положения. Такие клапаны устанавливаются на котлах с двумя ступенями мощности.
4. С модуляцией: между крайними положениями клапан может открываться на произвольную величину в соответствии с командами модулятора мощности.

Задачи и цели

Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:

• Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
• Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
• Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.

• Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.

Принцип действия автоматики. Основные узлы

Рассматривая внутреннее устройство приборов автоматики безопасности, можно сделать однозначный вывод, что главными элементами конструкции являются предохранительный и основной клапаны, перекрывающие подачу топлива в рабочую зону или открывающие доступ газу в камеру сгорания. На этом действии построена вся автоматика для газовых котлов отопления. Различия могут быть только в наличии дополнительных функций у приборов автоматической регулировки и способах управления ими.

К примеру: Вы хотите включить котел. Розжиг осуществляется в результате подачи газа на запальную горелку. Этот процесс контролируется электромагнитным клапаном. Установленная термопара, подогреваемая запальной горелкой, способна за короткий промежуток времени, всего 2-3 с. выдать необходимую искру для воспламенения газа на основной горелке. Отпуская кнопку розжига, вы запускаете в работу основной клапан, который подает в камеру горения газ.

Устройство работает за счет взаимодействия обоих клапанов.

Выбирая необходимую температуру воздуха для отапливаемого помещения, устанавливаем регулятор в нужное положение. За всем процессом четко следит термостат, который оснащен датчиками, регулирующими объем поступающего газа в камеру сгорания. Благодаря двум клапанам, отсечному и моделирующему, установленному в термостате, регулируется поток газа, следовательно, и интенсивность нагрева котла. Схема расположения основных мест регулировки на приборах примерно выглядит таким образом.

Интенсивность нагрева котельного оборудования можно регулировать путем увеличения или понижения рабочего давления на штуцерах. Обычная мембрана способна регулировать рабочее давление бытового газа на выходе. В другой ситуации отрегулировать выходное давление газа в системе можно путём манипуляций с винтом подачи газа.

Следует детальнее остановиться на том, какие виды автоматики существуют для домашних котлов на газообразном топливе, на каком принципе основана работа автоматических приборов, и как это отражается на безопасности и эффективности автономной системы отопления.

Автоматическое управление — безопасно и надёжно!

Котлы с автоматикой не уступают газовым и даже электрическим моделям. Её можно установить даже на уже используемое простое устройство. Однако каждый автоматический прибор следует выбирать очень тщательно, проверяя его на совместимость.

Котёл без автоматики требует достаточно ответственного отношения владельца, много внимания и представляет собой небезопасное устройство.

Автоматика приводит нагревательные приборы к стандарту безопасности — правильно подобранные и установленные устройства обеспечивают стабильную работу, равномерный нагрев и гарантию спокойствия и тепла в доме своего владельца.

Особенности и принцип работы автоматики котла на газе

Стабильная работа газового котла, зависит от многих факторов: стабильного давления, своевременной подачи и отключения газа, розжига и контроля наличия пламени. Принцип работы автоматики, заключается в обеспечении контроля над всеми данными параметрами и необходим для устойчивой работы бытовых газовых котлов.

Первые регуляторы, имели простую конструкцию и следили за тем, чтобы не произошла утечка газа по причине затухания пламени. В некоторых моделях котлов, запальник отсутствовал, выполнялся ручной розжиг основной горелки на минимальной мощности. Осуществлялась регулировка подачи газа, в трех режимах.

Современная автоматика для газовых котлов отопления, имеет улучшенный функционал и обеспечивает полную безопасность эксплуатации.

Автоматика имеет конструкцию и принцип работы, обеспечивающие возможность взаимозаменяемости. В большинстве случаев, в котле можно поменять механический регулятор на электронный.

Механическая и электронная автоматика

Существует два основных типа автоматики, регулирующей работу котла. По своей конструкции, принято различать механические и электронные регуляторы.

У каждого типа контроллера есть свои особенности, отражающиеся на принципе их работы:

Механическая автоматика бытовых газовых котлов – принцип работы основан на использовании электрического потенциала термопары. Устройство представляет собой два металлических стержня, из металлов разной плотности, спаянных между собой в нескольких местах.При нагревании, возникает низкопотенциальное напряжение, воздействующее на механический клапан подачи газа и удерживающее его в открытом положении. При остывании, перестает вырабатываться электричество и происходит обратный процесс, приводящий к закрытию газового клапана.В конструкции, также используется терморегулятор, устанавливаемый в водяной контур отопления. Внутри прибора, имеется металлический стержень (инваровый). Под воздействием температуры, внутренняя полоска металла удлиняется или укорачивается, открывая или прикрывая клапан, регулирующий подачу газа на горелку.

Электронная автоматика – имеет сложную конструкцию. Помимо основных задач, включения отключения газовой горелки и регулировки интенсивности нагрева теплоносителя, обеспечивает безопасность работы и другие функции.Современные котлы пятого поколения, оснащаются встроенной погодозависимой автоматикой или отдельным программатором, способным в автоматическом режиме контролировать работу в течение недели. Управление осуществляется микропроцессором.Принцип работы основан на использовании электромагнитного клапана и является энергозависимым, поэтому, при скачках напряжения в сети или отсутствия электричества, работа газового оборудования становится невозможной.

Для газового котла лучше выбрать автоматику электронного типа. Чтобы предотвратить отключение работы при перепадах напряжения и выключении электричества, устанавливают источник бесперебойного питания и стабилизатор.

Энергозависимая и энергонезависимая автоматика

Принцип работы энергонезависимой автоматики существенно отличается от энергозависимых устройств. Основные отличия заключаются в следующем:

Энергонезависимая механическая автоматика – работает, используя для регулировки физические законы. Подачу газа, открывает термопара, продуцирующая при нагреве низкопотенциальную электроэнергию, равную 40-60 мВт. Напряжение удерживает шток газового клапана в отрытом положении.Регулировка интенсивности нагрева осуществляется посредством термического расширения внутреннего стержня, расположенного в полости термодатчика.

Энергозависимая электронная автоматика – в данном случае, работой управляет микропроцессорный чип. В конструкции котла и водяном контуре, установлены датчики, считывающие информацию о рабочих параметрах: давлении газа, температуре теплоносителя, интенсивности притока воздуха и характеристиках тяги.После обработки полученной информации, микропроцессорный чип дает сигналы на срабатывание газовых клапанов, вентиляторов и другой запорной и регулирующей арматуры.

Единственный недостаток электронного контролера – это зависимость автоматики от энергопотребления. Микропроцессор автоматически приспосабливается к фактическим условиям работы, подбирает оптимальный режим нагрева и обеспечивает безопасность.

Функции и разновидности газовых клапанов

Газовый клапан – это одна из ступеней трубопроводной арматуры. Он регулирует, распределяет и перекрывает газовый поток.

Отверстие клапана, через которое движется газ, называется седло. Его перекрывает диск или поршень.

Газовые клапаны, в зависимости от количества рабочих положений и числа входов, могут быть различными:

• одностадийными;
• двухстадийными;
• трёхстадийными;
• модулирующими.

Одностадийные (или одноходовые) имеют всего два входа и два рабочих положения: вкл./выкл.

У двухстадийного прибора есть один вход и два выхода. Открытие происходит через промежуточное положение, и пуск осуществляется более плавно.

Трёхстадийный клапан ставят на котлы, обладающие двумя степенями мощности.

Модулируемые клапаны – для котлов с плавным изменением мощности.

Автоматика для отопительных газовых котлов АОГВ

Автоматика для газовых котлов отопления обеспечивает стабильную и безопасную работу оборудования. Эти системы существенно упрощают использование отопительного оборудования, повышают эффективность его работы и позволяют рационально использовать энергетические ресурсы.

Автоматика для газовых котлов АОГВ

Современные модели котлов отопления снабжаются устройствами автоматического типа на производстве. Автоматика должна обеспечивать бесперебойную подачу газа к горелке, но на этом функции этих устройств не ограничиваются. Автоматические устройства перекрывают клапан подачи газа в потенциально опасных ситуациях:

• Температура воды в резервуаре котла превышает установленный максимум.
• Гаснет запальник.
• Прекращается подача воды.
• Происходит сбой в газовой системе.
• Давление опускается ниже установленной нормы.
• При недостаточной дымоходной тяге.

Из чего состоит автоматика для газовых котлов отопления АОГВ?

Стандартная автоматическая система должна иметь несколько основных элементов.

Элементы розжига. В современных системах горящая лучина отсутствует. Запальная горелка зажигается при помощи пьезоэлемента, который продуцирует электрическую энергию в результате механического давления на кристалл. Существуют системы, в которых одной рукой нужно открывать клапан подачи газа, а второй нажимать на кнопку пьезозажигания. У самых современных котлов за работу обоих процессов отвечает одна кнопка. Дальше управление газовым клапаном осуществляется одним из двух способов:

• За счет напряжения, которое возникает при нагреве термопары.
• За счет нагрева дополнительного термического генератора (чаще применяется в импортных котлах).

Автоматика газовых котлов АОГВ чаще всего работает за счет энергии термопары.

В обоих случаях выработанная энергия создает напряжение, которое воздействует на катушку газового клапана. Он остается открытым, обеспечивая подачу газа, до тех пор, пока горит газовая горелка.

Система терморегуляции. Эти элементы контролируют температуру воды. Состоят они из термодатчика и системы клапанов, которые перекрывают поступление газа при достижении установленной температуры. В самых современных моделях котлов в схему управления добавлен комнатный термостат, который в зависимости от температуры в помещении подает сигнал и необходимости закрыть или открыть клапан подачи газа.

В механической системе терморегуляции на панели управления находится термометр, а регулятор температуры располагается на участке выхода теплоносителя из котла.

Элементы контроля за эффективным и безопасным удалением продуктов сгорания. Это датчик тяги, который монтируется в дымоход. Провода связывают датчик тяги с газовым клапаном. При отсутствии оптимальной тяги сигнал подается на клапан, он закрывается и останавливает подачу газа.

Автоматика для газовых котлов отопления не позволяет включить подачу газа, если сбиваются показатели эффективности работы оборудования, возникает малейшая поломка или разгерметизация труб.

Дополнительные элементы и возможности автоматики

В некоторых моделях автоматика для газовых котлов АОГВ оснащена терморегулятором, который обеспечивает регулирование расхода газа. Основанием для уменьшения интенсивности работы может послужить повышение температуры на улице или сигнал термостата в одной из комнат о превышении максимально допустимого температурного режима.

Модели, которые монтируются в систему «Умный дом», предполагают возможность дистанционного управления режимами отопления.

Современная, правильно установленная и отрегулированная автоматическая система на отопительном оборудовании помогает сократить расходы на обогрев на 40%.

Как настроить управление своими руками

Основные шаги по настройке:

1. Отладка систем водоснабжения, горячего и холодного. В качестве инструкции используется руководство по безопасности, проверяются предохранительный клапан и регулятор давления.

2. У газового котла проверяется газовая рампа на горелке. Сначала все проверяется без розжига, на минимальной мощности, затем на средней и на максимальной.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Если работает без сбоёв, можно установить автоматический режим.

3. Калибруются датчики давления и температуры. Работа датчиков проверяется в двух режимах: аварийном и автоматическом.

Затем система запускается на 72 часа. Если работает без отклонений, можно считать настройку успешной.

При необходимости перенастраивается автоматика, для этого нужен гаечный ключ и отвёртка. У устройства снимается крышка, изменения вносятся в диапазон допустимых значений (когда прибор сработает), повышается или понижается давление.

При изменениях давления после подключения прибора в сеть новые значения будут высвечены на манометре.

Регулировку температуры в помещениях лучше осуществлять непосредственно на месте, установив датчики. На котле можно отрегулировать степень нагрева теплоносителя.

Для правильной отладки температуры в комнатах приобретается и устанавливается термостат, который даёт возможности программирования с циклом до недели и управления котлом по мобильнику через специальное приложение.

Важно! Установку автоматических приборов лучше поручить профессионалам, особенно когда котёл газовый. Если есть знания и навыки, то настроить можно самостоятельно

Автоматика безопасности котлов и регулирования

Комплект автоматики АБУ-1 учебного жаротрубного котла типа “Турботерм”

Шкаф управления работой насосов

Сенсорная панель индикации параметров работы жаротрубного котла типа “Турботерм”

Шкаф частотного регулирования сетевых насосов котельной

Щит управления и аварийных блокировок жаротрубного котла типа “Турботерм”

“Легкомысленные люди даже в туалетах подолгу не задерживаются.” Геннадий Малкин

Подписавшись на Комплект Учебно-методических материалов для Оператора котельной, А в дальнейшем будете получать от меня как бесплатные, так и платные информационные материалы.

ТЗ ПО ТЕМЕ «АВТОМАТИКА БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ И РЕГУЛИРОВАНИЯ»

Тест “Автоматика безопасности котлов и регулирования” для проверки знаний операторов газовой котельной. Главным элементом схемы автоматики безопасности котлов является клапан отсекатель газовый. Срочно проверь свою профессиональную компетентность и востребованность на рынке рабочей силы!

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ ЗНАНИЙ

1. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Клапан отсекатель газовый в схеме автоматики безопасности водогрейного котла служит для:

а) регулирования давления газа, поступающего на котел;

б) регулирования расхода газа, поступающего на котел;

в) автоматического прекращения подачи газа на котел при превышении любого параметра, задействованного в схеме автоматики безопасности котла.

2. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Задержка срабатывания клапана отсекателя газового в схеме автоматики безопасности по понижению давления воздуха перед горелкой:

а) допускается и это должно быть отражено в Производственной инструкции; б) не допускается.

3. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Общие датчики в схемах автоматики безопасности и автоматики регулирования следующие:

а) только датчик по температуре воды после котла; б) датчик по температуре воды после котла и датчики по давлению газа и воздуха перед горелкой; в) общих датчиков для схем автоматики безопасности и автоматики регулирования котла нет.

4. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Технический манометр измеряет давление:

а) атмосферное; б) избыточное; в) абсолютное; г) вакуумметрическое.

5. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Поверка исправности манометра производится:

а) каждую смену, постановкой манометра на нуль, оператором котельной; б) один раз в полгода службой КИПиА; в) один раз в год Госповерителем.

Жидкостные манометры

6. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Точность измерения давления жидкостным манометром выше у: ( Р — измеряемое давление; h — разность уровней жидкости;h₁— изменение уровня жидкости в трубке; h₂ — изменение уровня жидкости в сосуде).

а) U- образного манометра; б) чашечного; в) микроманометра.

7. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Задержка срабатывания клапана отсекате газового в схеме автоматики безопасности по погашению факела горелки:

а) допускается и это должно быть отражено в Производственной инструкции; б) не допускается.

8. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Работа водогрейного газового котла с неисправной системой автоматического регулирования:

а) не допускается; б) допускается.

9. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. При данном положении трехходового крана манометра выполняется:

Котловой манометр с трехходовым краном

а) продувка сифонной трубки; б) проверка рабочего манометра по контрольному манометру; в) измерение рабочего давления; г) проверка манометра установкой на нуль; д) накапливание конденсата в сифонной трубке (если производится измерение параметров пара).

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ УМЕНИЙ И НАВЫКОВ

10. Дополните. Автоматическое регулирование водогрейных котлов включает:

Дорогой, друг! Ответы на данный тест ты найдешь в Комплекте тестовых заданий для оператора котельной или в Учебном пособии «Оператора котельной». Эти информационные материалы платные. Желательно их иметь в своей личной библиотечке. Вопросы и рекомендации можно оставить на странице сайта Контакты. До связи!

Заключение

Современная автоматика для газового котла играет значительную роль в безопасной эксплуатации отопительного оборудования, сейчас без нее обойтись невозможно. Другое дело, что более дорогие итальянские и американские приборы отличаются высокой надежностью и долговечностью, это проверено годами работы на различных водогрейных установках.

Функционирование абсолютно любой отопительной системы должно быть рассчитано на конкретный температурный режим. Однако этот показатель не является постоянной величиной, поскольку внешние факторы изменяются со временем – уличная температура, необходимый нагрев всего дома или отдельного помещения. Для полноценного контроля процесса обогрева дома и нужна автоматика для котлов отопления (газовых, электрических, насосов)

На какие требования необходимо обращать внимание при выборе автоматики?

Оптимальным вариантом считается, когда система отопления поддерживает необходимую температуру в квартире или доме. В этих целях в современных отопительных котлах (газовых или электрических) устанавливаются контролеры за степенью нагрева теплоносителя, а также его давления во всей системе. Дополнительно к ней монтируется автоматика для отопления, как в газовых, так и .

Даже несмотря на то, что производителями учитывается все при конструировании отопительного оборудования – имеется отдельная область контроля его функционирования, которая может быть осуществлена при помощи дополнительного устройства. В зависимости от своего назначения, добавленная в системы отопления автоматизация для котлов выполняет ряд функций.

Функции автоматизации:

При выборе оптимальной модели такого устройства, как автоматика отопления необходимо познакомится с их разновидностями. Любая из них должна характеризоваться конкретными эксплуатационными особенностями. Правильно осуществленная автоматизация отопления должна значительно упростить контролирование работы всей системы, а также сократить затраты энергоносителя.