Разряжение в топке котла что это такое?

Датчик тяги газового котла— базовый элемент защиты, который отвечает за контроль и передачу информации в форме электрического сигнала при снижении минимально допустимой тяги в топочной камере котла.

Его первоочередная задача состоит в создании безопасных условий эксплуатации котельного оборудования. Вывод дымовых газов, образовавшихся в процессе сгорания газа, зависит от правильной организации воздухообмена в топочном пространстве и дымоотводящих каналах. При нулевой тяге угарные газы будут переходить в помещение, представляя угрозу для жизни и здоровья окружающих. Местом установки, такого защитного устройства чаще всего, выбирают дымовой колпак, находящийся в дымоуловителе либо его размещают в пустой зоне между дымоотводящим каналом и корпусом котла.

Датчик для котла с естественной циркуляцией Датчик для котла с принудительной циркуляцией Датчик тяги – пневмореле

Автоматика газового отопительного котла

Главное, что требуется выполнять владельцам, при использовании взрывоопасного оборудования, к которому относится газопламенный котлоагрегат — правила безопасной эксплуатации. В соответствии с требованиями ПБ 12.368.00, все газовые агрегаты в обязательном порядке оборудуются автоматикой безопасности, в перечень нормативных параметров контроля входит датчик тяги.

Современные автоматические системы предупреждают владельцев котлов об отрыве пламени в пьезозапальнике, накоплении газа в котле и помещении, для того чтобы обезопасить помещение от возможного скопления взрывоопасного газа. Такая работа автоматика выполняет с помощью первичных приборов — датчиков тяги отопительных газовых котлов. Базовый принцип их функционирования — это выработка аварийного сигнала, с подачей его на исполнительный механизм для отключения котла от газовой магистрали, и оперативное сообщение пользователям о причинах отключения через звуковую и световую сигнализацию.

Основные датчики, несущие ответственность за безопасную работу газового котла:

• По разряжению или тяге, для котлов с естественной циркуляцией:20—30 ПА или 2-З мм вод. ст.;
• по температуре окружающей среды внешней/внутренней, С;
• по температуре подающего теплоносителя, С;
• по наличию факела в топке;
• по минимальному/максимальному допустимому давлению теплоносителя, атм.

Регулирование разряжения в топке котла — современный подход

В статье рассматривается вопрос построения системы автоматического регулирования разряжения в топке котла на базе современных микропроцессорных средств автоматизации с использованием в контуре регулирования частотного преобразователя-инвертора. Предлагается способ поэтапного перехода от существующей системы к предлагаемой.

Реализация данной системы позволит значительно снизить потребление электроэнергии на привод дымососа котельного агрегата, работающего большую часть времени в регулирующем режиме.

Данное решение предлагается для внедрения на котельных агрегатах малой и средней мощности.

Введение

Призывы правительства к бережному отношению к энергоресурсам и внедрению энергосберегающих технологий выглядят по меньшей мере странными для страны, ставшей на рельсы рыночной экономики. Рыночная экономика, основанная на жесткой конкуренции, предполагает такой подход «по умолчанию». Однако братья славяне, упорно придерживаясь принципа «пока гром не грянет:», ждут своего часа. Наконец, он настал («не было бы счастья :»).

Сразу появились призывы к срочным действиям, уже организовываются летние семинары в Ялте и т.д. Однако, некоторые решения лежат на поверхности. Как говорил мой давний знакомый — изобретатель: «Когда я хожу по территории завода (цеха…), то мне кажется, что я хожу по ассигнациям». Быстрого результата в сфере теплоэнергетики можно достичь, уделив должное внимание контуру регулирования разряжения в топке котельного агрегата.

Еще в технической литературе 30-летней давности в качестве одного из возможных способов регулирования разряжения в топке котла предлагалось скоростное регулирование либо изменением числа оборотов дымососа с помощью гидравлических муфт, либо посредством изменения частоты вращения электропривода. Показано, что такой способ наиболее экономичен.

Появление на рынке частотных преобразователей-инверторов создали условия для реализации давней технической идеи в жизнь.

1.1. Характеристика участка регулирования

Объект регулирования по разряжению представляет собой последовательно расположенные топку (камеру сгорания) и газоходы до всасывающих патрубков дымососа. Наличие небольшого разряжения 2-3 мм. вод. ст.

(20-30 Па) в верхней части топочного пространства необходимо для устойчивости факела в зоне горения, предотвращения выбивания продуктов горения из котла и косвенно характеризует материальный баланс между воздухом-окислителем топлива и отходящими газами-продуктами горения. Входное регулирующее воздействие-расход отсасываемых дымовых газов, определяемый производительностью дымососа.

Внешнее возмущающее воздействие-изменение расхода воздуха, подаваемого в топку при изменении тепловой нагрузки котельного агрегата. Внутренние возмущения — нарушения газовоздушного режима.

Динамические свойства объекта регулирования характеризуются отсутствием запаздывания, малой инерционностью (постоянная времени порядка 5-10 сек), самовыравниванием. Особенностью являются колебания регулируемой величины около среднего значения с амплитудой 3-4 мм. вод. ст.(30-40 Па) с частотой несколько герц. Такие низкочастотные колебания обусловлены, в частности, пульсациями расходов топлива и воздуха, кроме того, процесс горения сам является источником высокочастотных колебаний(100-150 Гц), отдельные низкочастотные моды которых могут резонировать.

1.2. Способы регулирования

Регулирующее воздействие можно осуществлять путем изменения производительности дымососа:

• изменением положения многоосных дроссельных заслонок (на Рис.1 кривая 1);
• изменением положения направляющих аппаратов (на Рис.1 кривая 2);
• скоростным регулированием (на Рис.1 кривая 3);

Из графиков видно, что при нагрузках отличных от 100%-ной наиболее экономичным является скоростной способ реализации регулирующего воздействия.

С точки зрения структуры контура регулирования наибольшее распространение получила одноконтурная схема с импульсным регулирующим блоком, который совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости реализует ПИ-закон в импульсном режиме.

Однако стоит отметить, что контуры регулирования соотношения топливо-воздух и разряжения физически связаны через объект регулирования, поэтому при работе котла в регулирующем режиме (т.е.при частом изменении нагрузки котла) изменение расхода воздуха для поддержания соотношения с топливом нарушает баланс материальных потоков и для предотвращения такой ситуации вводят упреждающий исчезающий сигнал от регулятора воздуха (реальное дифференцирования выходного сигнала регулятора воздуха).

1.3. Существующие технические средства регулирования разряжения

Как правило для котлов малой и средней мощности используются следующие средства автоматизации:

• датчик -дифференциальный тягомер ДТ-2-50(-100,-200,-300) производства «Московский завод тепловой автоматики»,Россия(МЗТА);
• регулирующий блок РПИБ(снят с производства МЗТА),Р25.1.2(снят с производства МЗТА),РС29.1.12(МЗТА) и другие его модели с диф. трансформаторным входом (выпускаются) или украинский аналог УКР01.1.12;
• исполнительный механизм МЭО-250/25-0.25-Р-87 с трехфазным двигателем(могут быть и другие модели в зависимости от производительности дымососа)-производитель Чебоксарский завод исполнительных механизмов, Россия (ЗЭиМ).

В случае необходимости осуществить динамическую связь между контурами соотношения топливо-воздух и разряжения используется комплект динамической связи КДС (МЗТА).

Как видим весь комплекс технических средств производится в России. Живучесть такого комплекса обусловлена не только консервативностью эксплуатационников, но и наличием мощного рынка так называемых «неликвидов», сроки существования которого предопределены.

Датчик тяги газового котла: принцип работы

В дымоотводной системе котлоагрегата тяга требуется для естественного отвода угарных газов через дымовую трубу в атмосферу. Принцип функционирования датчика тяги (ДТ), вне зависимости от его модификации, базируется на контроле отработанных газов из котла. Обычно нормальной тягой для котлов с естественной циркуляцией считается: 20—30 ПА или 2-З мм вод. ст.

При более высоких показаниях, скорость дымовых газов будет настолько велика, что может оторвать пламя от горелочного устройства. И, наоборот, при более низких показателях разряжения — дымовые газы поступают в помещение котельной.
Рабочие параметры для настройки ДТ, устанавливаются изготовителем оборудования. Если при работе котла они будут нарушены, то датчик передает в блок управления аварийный сигнал, после чего запорный электромагнитный клапан перекроет подачу газа на горелочное устройство, процесс нагрева теплоносителя остановится.

В котлах с естественной циркуляцией фиксируется скорость и температура дымовых газов, а в котлах с принудительной: давление воздуха после центробежного вентилятора или разряжение, создаваемого дымососом.

Турбинных котлов

Турбированный котел — агрегат с принудительной циркуляцией воздуха, выполнен в варианте закрытой камеры сгорания. В нем первичное устройство ДТ состоит из пневмореле с мембраной, имеющей повышенную чувствительность по отношению к напору в топке, создаваемым центробежным дымососом и вентилятором. Мембрана прогибается под этим воздействием и устанавливает рабочие контакты в положение «замкнуто». При падении значения тяги ниже допустимого размера — микропереключатель размыкает контакты.

Такие котлы имеют принципиально другую схему срабатывания защиты ДТ, по отношению к котлам с естественной циркуляцией, он фактически управляет центробежным турбированным агрегатом котла — вентилятором.

Подобные преобразователи функционируют по факту присутствия допустимого разрежения в топке и состоят из 3-х контактной группы:

• Контактный элемент COM;
• в нормальном положении «открыт» (NO);
• в нормальном положении «закрыт» (NC).

Котлов с естественной тягой

Атмосферный котел — агрегат с открытой камерой сгорания, движение дымовых газов происходит благодаря разряжению, в топочной камере, которое создается дымовыми газами, при движении по трубе в атмосферу. Этот датчик имеет существенное отличие от ДТ котла с закрытой топкой. Он исполнен в виде термореле с биметаллической пластиной, реагирующей на температурные перепады. В основной массе подобных котлов ДТ дополнительно реализует функцию предохранительного термостата по контролю за температурным режимом уходящих из котла газов.

Принцип работы ДТ котлоагрегата с естественной циркуляцией основан на изменении положения биметаллической пластинки по температуре окружающей среды. При работе на магистральном газовом топливе этот диапазон составляет от 70 до 1000 С, а при сжиженном — от 70 до 1500 С. При нарушении тяги произойдет нагрев дымовых газов, что будет фиксировано первичным устройством. ДТ отправит модифицированный сигнал на запорный электромагнитный клапан, который произведет и отсечку подачи газа. Повторно агрегат может запуститься, после охлаждения топочной камеры.

Причины срабатывания датчика тяги газового котла

Зачастую частое срабатывание ДТ котлоагрегата случается после монтажа нового оснащения. В районе проживания, где доминируют мощные ветровые нагрузки, первопричиной его срабатывания может быть — захват ветра в дымовую трубу. Для подобных ситуаций положено размещать на трубе специальный стабилизатор тяги.

Предпосылки нарушения тяги, вызывающие срабатывание ДТ:

• Не установлен тяговый стабилизатор на дымовой трубе, для защиты от задувания воздушных масс при сильном ветре;
• нарушение проекта установка дымоотводной системы либо неправильные расчёты характеристик дымовых газоходов;
• частое появление засоров трубы и каналов — требуется установка защитного колпака;
• отказ ДТ по причине грязных элементов контроля, наличие на их поверхности сажи, возникающей при сжигании газа;
• сбой работы дутьевого вентилятора или дымососа;
• разбалансировка контроллера управления.

Как проверить датчик тяги

Разрыв контактных групп ДТ фиксируется автоматикой безопасности котла, как ошибка в системе дымоотвода и воспроизводится на мониторе рабочей панели агрегата жёлтым ЛЭД-индикатором.

В том случае, когда модификация котла не предусматривает установку рабочего экрана, то проверить повреждение датчика тяги напольного газового котла возможно по внешним симптомам. Например, когда котлоагрегат часто отключается и может запускаться в работу после полного охлаждения всех его теплопередающих элементов.

Для того, чтобы диагностировать функциональность измерителя и удостовериться что ложные причины остановки котельного оборудования вызваны его неисправностью, рекомендуется попробовать один из 3-х способов:

1. Перед тем как проверить датчик тяги газового котла нужно закрепить маленькое зеркальце в точке места расположения измерителя, при этом зеркало не должно запотевать при рабочей нагрузке котельного оборудования.
2. Закрыть отверстие дымоотвода примерно на 1/2, если при этом ДТ сработает — котлоагрегат самостоятельно отключится и запустится в работу после снятия преграждающей заслонки.
3. Выключают отопительный контур и на полную мощность включают контур ГВС, открыв все краны горячей воды. Если в таком режиме котел остановит свою работу — это будет свидетельствовать о неисправности реле.

В случае, если в 3-х вариантах контроль продемонстрировал, что ДТ работоспособен, а котлоагрегат по-прежнему постоянно отключается, потребуется замерить показатели тяги. Возможно, забиты дымоотводные каналы. Аналогично существует возможность срабатывания преобразователя «вхолостую» при сбоях в системе питания автоматического блока управления котлом, в частности, при кратковременных изменениях напряжения в электросети.

Можно ли отключить датчик тяги в газовом котле

Конечно, применение любого измерителя предполагает его выключение, но необходимо осознавать уровень опасности данного действия. В том случае, когда часто срабатывает контроллер тяги, у пользователя может возникнуть, не очень хорошая мысль — отключить датчик. Совершать это противопоказано, поскольку неустойчивое движение дымовых газов в котлоагрегате ведёт к развороту тяги и попаданию угарных газов в помещение. Если датчик постоянно отключается, то это говорит о плохих тяговых характеристиках котла.

ЗАПОМНИТЕ: Выключить первичное устройство ДТ можно, но только в целях профилактики и во время ремонтных работ.

Для чего должен быть полностью отключен котел от газовой сети. Для этой цели необходимо отключить в электросхемы провода связи с термопарой и отсекателем топлива.

Почему срабатывает датчик?

Причинами снижения интенсивности силы разряжения, а, следовательно, причинами срабатывания датчика, могут стать:

• образование засора в дымоходе;
• несоответствие параметров дымохода характеристикам котла;
• ошибки при монтаже дымохода или при установке котла;
• выход из строя вентилятора или прекращение подачи электрической энергии (в агрегатах с принудительным отводом дымовых газов).

Совет! Категорически запрещено принудительно размыкать контакт и запускать отопительный агрегат в работу при срабатывании датчика. Если не устранить причину, вызвавшую срабатывание автоматики, то может возникнуть аварийная ситуация, представляющая опасность для жильцов дома.

Итак, датчик, контролирующий интенсивность тяги при работе отопительного котла – это элемент системы безопасности. Подобные устройства используются в котлах с открытыми и закрытыми топками. Для обеспечения большей безопасности обитателей дома имеет смысл одновременно с датчиком установить комнатный газоанализатор, который будет контролировать концентрацию вредных газов внутри помещения.

Диагностика ошибок системы дымоудаления традиционных газовых котлов

Существует ряд базисных причин, по которым ДТ сможет дать сигнал на отсечку газа. Они проявляются вне зависимости от разновидности камеры сгорания, установленной в газовом котлоагрегате. Пользователям не стоит во всем полагаться на работоспособность датчика и правильнее будет самим разбираться в причинах аварийной работы котла и контролировать эти параметры. Тем самым владелец котла сможет заблаговременно пресечь возможное развитие негативных событий, устранив их первопричину.

Основные причины в аварийной работе котла:

1. Тяга или разрешение не соответствует допустимым параметрам, установленным режимной картой котла. Это основная причина срабатывания тягового датчика. Данная проблема способна появиться из-за ошибочно смонтированных систем подачи дутьевого воздуха и газоходов. Проблема также может быть связана с нарушением целостности дымоотводящих каналов, в том случае, когда отдельные детали труб плохо соединены между собой. После выполнения работ по уплотнению — тяга или разрежения восстанавливаются.
2. Обратная тяга — опасная разновидность низкокачественного разряжения. Такая ситуация также возникает, если в дымовентиляционной системе образуется воздушная пробка, мешающая выводу отработанных газов в атмосферу. Эта проблема довольно часто встречается в результате некачественной теплоизоляции дымоотводной системы.
3. Засорение дымохода. Такой сбой появляется, когда его выходное отверстие не имеет ограждений и защиты от внешних засорений. В этом случае в него могут попадать различный атмосферный и природный мусор, к примеру, листва. Защита от этого недостатка — обязательная ежегодная чистка дымовентиляционных каналов, перед началом отопительного периода.
4. Сильный ветровой напор. Если контролер тяги в подобном случае не сработает, то газ бесконтрольно будет поступать в котлоагрегат, но при этом горение происходить не будет, а значит, возможно, образование взрывоопасной газовой смеси в помещении. С тем, чтобы не допустить подобного развития аварии, необходимо купить стабилизатор и инсталлировать его в систему в точке выхода трубы в атмосферу.
5. Если по любой из вышеуказанных датчиков тяги в газовом котле не сработал — необходима его замена.

Показатели необходимости смены ДТ:

1. Контроллер безостановочно выключается при отсутствии поломок в газоотводной системе котла.
2. Газовый котлоагрегат функционирует не более 30 минут, после чего самостоятельно отключается и может повторно запустится только после полного охлаждения поверхностей нагрева и топочной камеры.

В случае, когда один из данных признаков обнаруживается, лучше пригласить сервисного мастера, особенно если котел находится на гарантийном обслуживании.

Таким образом, можно подвести итог, что принцип функционирования датчика тяги газового котла, работающего на газообразном топливе, состоит в подаче сигнала при завышении параметров в дымоотводящей системе, установленных заводом-изготовителем оборудования. Сигнал поступит на газовый клапан-отсекатель электромагнитного типа, который мгновенно перекроет подачу газа и котел остановится. В тех случаях, когда агрегат находится на гарантийном обслуживании или пользователь не может собственными силами провести ремонт датчика тяги, лучше обратится в сервисный центр.