Jak funguje termočlánek v plynovém kotli?

Termočlánky pro plynový kotel se někdy nazývají termoelektrické čidlo. Toto zařízení se nachází v plynových kotlích a v jakékoli jiné instalaci využívající plyn, která využívá těkavý automatický bezpečnostní systém.

Hlavním úkolem termočlánků je trvale dodávat napětí elektromagnetickému ventilu. Termočlánek monitoruje plamen v hořáku a zabraňuje jeho zhasnutí.

Termočlánky jsou kategorií ochranných opatření používaných v plynových kotlích. Je to díky termočlánku, že napětí v palivovém ventilu nezmizí při zahřátí během hoření zapalovače.

Většina termočlánků pracuje autonomně a nevyžaduje zásah člověka. Jsou umístěny v:

• Plynové trouby;
• Plynové sporáky;
• Plynové ohřívače vody;
• Plynové kotle atd.

Termočlánky využívají Seebeckův princip činnosti. Při pájení konců skládajících se z několika druhů kovů je možné vyvinout elektromotorickou sílu v místě ohřevu (zkráceně EMF). Nejčastěji je EMF v domácích spotřebičích 20-50 minivoltů.

Standardní balení termočlánků obsahuje následující prvky:

• Termoelektroda sestávající ze 2 slitin pájených dohromady;
• Ořechy;
• Talíře;
• Prodlužovací dráty umístěné uvnitř měděné trubky;
• Svorky (existují různé druhy šroubových svorek);
• Podložky.

V termočlánku hraje velmi důležitou roli měděná trubice, která funguje jako záporná svorka a prodlužovací vodič. Zaručuje ochranu kladného kontaktu před vnějšími elektrickými vlivy vytvářenými domácí sítí, protože maximální přípustná úroveň napětí pro termočlánek je 50 mV a elektrická síť je 220 V.

Některé kovové slitiny se používají jako materiály pro elektrody, které vytvářejí elektromotorickou sílu. Nejběžnější tepelné kombinace jsou kombinace chromelu s:

• Alumenem (slitina niklu s křemíkem, manganem a hliníkem (typ K – TXA));
• Kopelem (slitina niklu, mědi a křemíku (typ L – THC));
• Konstantin (typ E – THKn).

Při použití kovových slitin se lépe generuje proud. Při použití čistého kovu bude produkovaná elektromotorická síla podstatně menší.

Téměř všechny plynové spotřebiče pracují podle standardního schématu, takže bez ohledu na to, kde je termočlánek instalován, se princip fungování plynového kotle bude jen málo lišit. Vodič je připojen k elektromagnetu, který je zodpovědný za dodávku plynu. Měřicí elektroda je umístěna v blízkosti knotu nebo hlavního hořáku.

Některé generátory tepla používají místo termočlánku fotoelektrický senzor. Tento senzor monitoruje přítomnost ohně bez přímého použití tepla.

Základní princip fungování termočlánku je následující:

1. Majitel plynového kotle otevírá elektromagnetický ventil jednou rukou stisknutím tlačítka nebo ventilu přívodu plynu rukou.
2. Sekundovou ručkou se stiskne piezo zapalování, které rozsvítí zapalovač.
3. Pro zahřátí měřicí elektrody je nutné podržet ruku na tlačítku po dobu 5-30 sekund (jde o bezpečnostní princip).
4. Z termoelektrod tak začne proudit stejnosměrný proud přes obvod elektromagnetu.
5. Po uvolnění tlačítka napětí nezmizí – proces spalování je podporován termočlánkem.

Když oheň zhasne, elektromotorická síla zmizí a ohřev termočlánku se zastaví. V tomto případě bude přístup k palivu zastaven, protože elektromagnet neudrží napětí a pružina uzavře ventil.

V závislosti na povaze poruchy se příčiny poruchy liší, ale samotná skutečnost problému bude v každém případě přítomna. První známkou poruchy termočlánku v plynovém kotli je zhasnutí knotu spolu s uvolněním piezoelektrického zapalování. Čas od času se porucha termočlánku projevuje jiným způsobem – oheň v hořáku hoří dál, ale nedochází k přívodu paliva a plamen v plynovém kotli zhasne.

Příčin těchto problémů může být několik:

• Nízké napětí způsobené sazemi nahromaděnými na elektrodě;
• Tělo měřiče je zcela spálené;
• Kontakty byly přerušeny v místě křižovatky;
• Matice se uvolnila;
• Tyč termočlánku je zkosená, proto zapalovač nemůže přenášet dostatečné množství napětí;
• Snímač trakce je vadný;
• Došlo k přerušení elektrického obvodu.

Někdy není problém v samotném termočlánku, ale v čidle tahu. Abyste se ujistili, že termočlánek funguje správně, můžete při eliminaci trakčního senzoru na chvíli zkratovat vodiče.

Chcete-li zjistit příčinu poruchy a diagnostikovat termočlánek, budete potřebovat senzor měření napětí, se kterým budete muset provést následující manipulace:

1. Vypněte přívod paliva pomocí speciálního kohoutu umístěného na přívodním potrubí (tento kohout je umístěn na různých místech pro různá zařízení).
2. Odstraňte přední část jednotky využívající plyn.
3. Demontujte snímač plamene pomocí vidlicového klíče. Musí se použít na upevňovací matice spojující termoelektrodu a spojovací trubku.
4. Očistěte elektrodu od sazí a jiných nečistot a poté ji prohlédněte ze všech stran. Pokud vizuálně vidíte stopy vyhoření, je nutné termočlánek okamžitě vyměnit.
5. Pomocí kuchyňského plynového spotřebiče připevněte svorky voltmetru k měděné trubce a středové svorce.
6. Na měřicím zařízení nastavte minimální mez měření: 0,1 nebo 1 V.
7. Pomocí vařiče zahřejte termočlánek a přitom sledujte údaje na měřicím zařízení.

Pokud měřič ukazuje nuly, náhlé napěťové rázy nebo hodnoty nižší než 20 mV, bude nutné testovaný termočlánek vyměnit. Nepoškozený termočlánek by měl ukazovat alespoň 0,02 V. Upozorňujeme, že termočlánek nelze opravit, musí se pouze vyměnit.

Pokud není možné nebo žádoucí odstranit termočlánek pro diagnostiku, můžete jej otestovat přímo na místě instalace. Chcete-li to provést, bude muset být termočlánková trubice odpojena od automatického systému a připojena k voltmetru. Zapalte kontrolku jednou rukou a přitom sledujte naměřené hodnoty. Tato metoda se však velmi nedoporučuje, protože neposkytuje úplnou vizuální indikaci toho, zda termočlánek funguje nebo ne. Při vyjímání termočlánku můžete také vyčistit elektrody od sazí a tím odstranit jednu z možných poruch zařízení.

Při nákupu náhradního termočlánku nezapomeňte koupit stejný jako předchozí nebo, pokud jej nemůžete najít, vyberte si řadu podle značky a modelu plynového kotle.

Při instalaci zakoupeného termočlánku do plynového kotle pečlivě sledujte polohu vyhřívané tyče. Topná elektroda musí být umístěna vodorovně, bez zbytečných odchylek nahoru nebo dolů, pro plný přístup k plameni.

K výměně termočlánku není potřeba žádné speciální vzdělání. S tímto jednoduchým postupem se může vyrovnat každý, dokonce i ten, kdo takovou operaci provedl poprvé.

Termočlánek je prakticky jediné zařízení určené k měření extrémně vysokých teplot. Zařízení je široce používáno v různých zařízeních kotlů, monitoruje tepelné podmínky a chrání systémy před přehřátím.

Технические характеристики

Podle GOST P 8.585-2001 je termočlánek zařízení pro sledování teploty sestávající ze 2 vodičů vyrobených z různých slitin. Každá slitina má jiný odpor a elektrický potenciál. Ke kontaktu mezi vodiči dochází v jednom nebo několika bodech a u některých modelů je to možné díky přítomnosti kompenzačního drátu. K výrobě termočlánků se používají obecné kovy.

Termočlánek vypadá velmi jednoduše a skládá se z litého pouzdra hlavy, opatřené krytem a fosforovými podložkami, díky kterým je kompenzována lineární roztažnost elektrod. Špička výrobku slouží ke spolehlivé izolaci pracovního spoje a ochranná trubka se skládá z pracovní a nepracovní části. Všechny připojovací vodiče jsou vedeny přes tvarovku s azbestovým těsněním. Pokud jsou elektrody vyrobeny z ušlechtilých kovů, lze jako ochranné trubice použít výrobky z fosforu nebo křemene.

Chyba odečtu přístroje je jeden stupeň, který je považován za poměrně významný ukazatel při provozu plynových topných zařízení a neumožňuje zařízení považovat za vysoce přesná zařízení. Nepřesnost měření teploty je vysvětlena konstrukčními vlastnostmi termočlánku. Faktem je, že ke spojení vodivých desek dochází různými způsoby. U některých modelů se spojení provádí pomocí bodového svařování, v jiných – pájením nebo krimpováním.

Pokud je spojení dvou vodičů provedeno špatně, chyba bude jeden nebo více stupňů. Jedná se o kritickou chybovou hodnotu, jejíž zvýšení může negativně ovlivnit provoz a bezpečnost kotle. Při výběru termočlánku je proto nutné zaměřit se na výrobky od známých a důvěryhodných výrobců, protože pro AOGV je chyba jednoho stupně nedostupným luxusem.

Princip

Termočlánky instalované v plynových kotlích pracují synchronně s elektromagnetickým vstupním ventilem, který okamžitě zastaví dodávku paliva při prvním signálu z termočlánku. Činnost termočlánku je zcela založena na tzv. Seebeckově jevu, kdy se dva vodiče vyrobené z různých materiálů vzájemně dotýkají v jednom nebo více bodech, které se nazývají pracovní část a jsou umístěny v oblasti otevřený plamen hořáku. K opačným koncům těchto plechů jsou přivařeny nebo připájeny vodiče v ochranném plášti, jejichž druhý konec je držen upínací maticí v objímce automatického snímače. V okamžiku, kdy dojde k zapálení zapalovače a hořáku kotle, je palivo přiváděno ručně stisknutím tyče.

Výsledkem je, že do zapalovače je přiváděn plyn, který začíná hořet a ohřívá svým plamenem poblíž umístěný termočlánek. Po 15 sekundách se tlačítko přívodu paliva uvolní a palivo se dodává, protože termočlánek začal generovat napětí, které drží tyč palivového ventilu. Průměrné napětí, které je termočlánek schopen generovat, kvůli rozdílu potenciálu na studených koncích, je v rozsahu 40-50 mV. U některých high-tech modelů jsou ventily extrémně citlivé a zůstávají otevřené, dokud vstupní napětí neklesne pod 20 mV.

Termočlánky jsou hlavním článkem bezpečnostního systému plynového kotle. V případě jakékoli poruchy nebo poruchy prvků, jakož i náhlého zhasnutí hořáku, ke kterému u kotlů s otevřenou spalovací komorou může dojít v důsledku silného tahu, se okamžitě aktivují solenoidové ventily a zastaví se přívod paliva .

Výhody a nevýhody

Jako každé zařízení mají termočlánky výhody i nevýhody. Mezi výhody zařízení patří jejich nízká cena, která je dána poměrně jednoduchou konstrukcí a dlouhou životností. Odolnost zařízení je vysvětlena absencí složitých součástí a pohyblivých prvků vystavených tření. Nezanedbatelnou výhodou je široký rozsah měřených teplot a také snadná montáž a demontáž zařízení. Nelze ignorovat všestrannost termočlánků, což umožňuje použití zařízení jako snímače kontroly plamene i jako teploměru.

Mezi nevýhody patří omezení napětí, které je omezeno na 50 mV. To je jeden z důvodů chyb čtení, ke kterým dochází při měření teplot. Nevýhodou zařízení je také nedostatek lineárního vztahu mezi hodnotami teploty a rozdílem potenciálu. Díl navíc nelze opravit a pokud selže, je vyměněn za nový. Někdy však termočlánek přestane fungovat kvůli špatnému kontaktu. Chcete-li obnovit provoz kotle, musíte odstranit termočlánek, vyčistit vodiče a znovu nainstalovat zařízení.

Odrůdy

Trh moderních topných systémů nabízí čtyři typy termočlánků instalovaných v plynových kotlích.

• Modely typu E se vyznačuje vysokým výkonem a širokým rozsahem měřených teplot, který se pohybuje od -50 do +740 stupňů. Desky vodičů jsou vyrobeny z konstanty a chromu. Tovární označení výrobků je zastoupeno písmenným označením ТХКн.
• Modely typu J Oproti prvnímu typu má nižší cenu a je zastoupena označením TFA. Kontaktní desky jsou vyrobeny ze železa a konstantní a rozsah provozních teplot je od -40 do +600 stupňů.

• Modely typu K jsou nejběžnější a jsou schopny pracovat při teplotách od -200 do +1350 stupňů. Desky jsou vyrobeny z hliníku a chromu, což vyžaduje určitá omezení při jejich použití. Faktem je, že v podmínkách vysokého obsahu oxidu uhličitého je chromel náchylný k tvorbě zelené hniloby, která rychle koroduje slitinu a činí zařízení nefunkční. Výrobek nese označení TXA a vyznačuje se zvýšenou citlivostí na sebemenší teplotní výkyvy.
• Modely typu N jsou modifikací modelu E a jsou schopné provozu při teplotách až +1200 stupňů. Nichrosil a nisil se používají k výrobě desek. Modely tohoto typu jsou považovány za nejpřesnější zařízení používaná v kotelních zařízeních.

Kromě uvedených typů termočlánků existují modely, pro jejichž výrobu se používají drahé typy kovů. To výrazně zvyšuje náklady a činí jejich instalaci v plynových kotlích nerentabilní. Například desky zvláště přesných zařízení typu M jsou vyrobeny z niklu a molybdenu. Takové zařízení je instalováno v drahých vakuových kotlích a nepoužívá se v plynových zařízeních.

Termočlánky pro plynové kotle jsou důležitým bezpečnostním zařízením. Kompletně regulují činnost elektromagnetického ventilu, zodpovídají za dodávku paliva a činí provoz kotle stabilním a bezpečným.

Chcete-li se dozvědět, jak zkontrolovat termočlánek pro plynový kotel, podívejte se na následující video.