Особенности работы и эксплуатации термопары для газового котла

Термопара

Термопарой называется устройство, используемое для измерения температуры в рабочей среде. Термоэлектрические преобразователи такого типа применяются в медицине, промышленности, теплоэнергетике и других областях, где точность измерения температуры играет важную роль. Не обходятся без термопар и автоматизированные системы контроля и управления.

Устройство и принцип работы

Преобразователь температуры представляет собой два проводника из разных металлов, соединенных между собой с одного конца. Соединение – сварное.

Принцип действия прибора основан на эффекте Зеебека.

Что это за эффект? Суть явления заключается в следующем: если замкнутую цепь образуют два разнородных проводника, а места контактов находятся под воздействием разных температур, в цепи возникает термоэлектродвижущая сила (термо – ЭДС).

Эффект Зеебека

Эффект Зеебека

Механизм возникновения термоэлектродвижущей силы можно разделить на 5 этапов:

  1. на разогретом конце проводника электроны двигаются с большей скоростью и получают более высокую энергию, чем на холодном;
  2. под воздействием этих величин электроны устремляются к холодному концу проводника, что приводит к накоплению на нем отрицательного заряда;
  3. на горячем конце проводника остается положительный заряд (некомпенсированный);
  4. заряд накапливается до тех пор, пока не возникнет разность потенциалов, способная повернуть поток электронов от холодного конца проводника к горячему;
  5. в конечном итоге устанавливается равновесие.

Величина термо-ЭДС зависит от разности температур на контактах и от свойства материалов проводников.

В контролируемую среду погружается рабочий спай термопары – место соединения проводников. Свободные концы (нерабочие спаи) подсоединяются к особо точному (прецизионному) измерительному прибору – преобразователи. В некоторых случаях используется милливольтметр: он измеряет разность потенциалов, который нужно перевести в градусы Цельсия.

Для подключения термопары к измерительному устройству используются провода специального назначения (термопарные). Для их изготовления используется тот же материал, из которого состоят проводники термопары.

Конструктивные особенности термопары промышленного типа

ТП промышленного типа

Промышленный термоэлектрический преобразователь

В датчиках такого типа электроды (проводники) изготавливаются из неблагородных металлов.

Для защиты от агрессивных рабочих сред они помещаются в трубу, оснащенную подвижным фланцем – он служит для крепления прибора.

Корпус головки промышленной термопары литой, с крышкой. В головке при помощи винтов и незакрепленных (плавающих) зажимов закреплены фарфоровые колодки. Такая конструкция позволяет компенсировать линейное расширение электродов при разогреве.

Рабочий спай изолируется наконечником. Защитная труба состоит из двух участков – рабочего и нерабочего. Соединительные провода пропущены через штуцер, снабженный асбестовым уплотнителем.

В термопарах с электродами, изготовленными из благородных металлов, применяются неметаллические защитные трубы (фарфоровые, кварцевые и пр.). Лабораторные термопары защищаются теплостойкой резиной, эмалью или шелком.

Виды датчиков температуры

Тип К (хромель-алюмель): применяется для измерения температур от -200 до +1000 градусов. Рабочая среда – атмосфера (с избытком кислорода или нейтральная). Не допускается использование в парах серы.

Тип Е (хромель-константан): предназначен для измерения температуры в интервале -40 — +900 градусов. Данный тип относится к высокочувствительным приборам.

Тип N (нихросил – нисил): является модернизацией термопары типа К. Может работать при температуре +1200 градусов. На настоящий момент считаются самыми точными среди приборов, изготовленных из неблагородных металлов.

В термопарах с электродами, выполненными из неблагородных металлов, основным материалом являются платина и ее сплав – платинородий.

Как проверить термопару котла

Проверка термопары

Проверка рабочего состояния термопары

В газовом котле рабочий спай термопары греется пламенем запальника, другой конец прибора соединен с электромагнитным клапаном.

Чтобы сымитировать рабочее состояние термопары, можно воспользоваться обычной свечой.

Проделаем следующие действия:

  1. Погрузим рабочий спай в пламя свечи (защитная трубка термопары греется сильно, поэтому позаботьтесь о защите рук от ожога).
  2. Один щуп тестера соединяем с корпусом термопары, второй – с выходным контактом (тестер должен быть включен на милливольты).
  3. Секунд через 30-40 рабочая термопара выдаст ЭДС в диапазоне 17-35 милливольт, но здесь есть один нюанс: если показание тестера выше 18 mV не поднимается, то рабочей такую термопару можно только условно. Дело в том, что идеальная работа электромагнитного клапана обеспечивается при величине ЭДС равной 20-25 mV.

Если конец термопары прогорел (на нем четко видна черная глубокая вмятина), можете не тратить свое время и свечку – такой прибор однозначно нужно менять.

Самодельный термоэлектрический преобразователь

Паяльная станция

Паяльная станция

Самостоятельное изготовление термопары для газового котла не приветствуется, так как это слишком ответственное дело.

Но иногда возникают безвыходная ситуация, когда прибор «приказал долго жить», а подходящую замену купить нет возможности. В такие моменты самодельный датчик может выручить вас на какое-то время.

В любом случае, вам понадобится термопара промышленного производства. Главное, чтобы наконечник у нее был по размеру близок к «родной».

Итак, приступим:

  • отрезаем наконечник с таким расчетом, чтобы с ним осталась кусок защитной трубки (с центральной частью);
  • у сгоревшей термопары отрезаете такую же часть;
  • скручиваете торчащие из трубки центральные проводники, пропаиваете соединение и изолируете его;
  • к трубкам припаиваете провод для обеспечения их электрического соединения.

В результате у вас получится изделие, состоящее из части с гайкой от старой термопары и новой рабочей частью. Имейте в виду – самодельный преобразователь температуры подходит лишь для временной замены.

One comment

  • По факту, термопару индивидуально можно изготовить под любой температурный режим – от 25 до 1800 градусов Цельсия.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *