Termopares para caldeiras a gás: classificação, características de instalação e princípio de operação

Em muitas casas, o elemento central do sistema de aquecimento é uma caldeira a gás. Porém, para manter o aparelho em boas condições, é necessário levar em consideração as peculiaridades de funcionamento do equipamento.

Por exemplo, durante a operação da planta da caldeira dentro da câmara de combustão temperatura do ar sobe, portanto, é importante ao controle este parâmetro.

Um termopar é especialmente usado para isso - um dispositivo termoelétrico, que é praticamente o único dispositivo para medição precisa de temperaturas elevadas. Hoje, são utilizados equipamentos que funcionam em conjunto com válvulas automáticas.

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Características de controle de temperatura em caldeiras a gás com termopar

A ampla utilização de equipamentos deve-se ao fato de este aparelho ser considerado a principal forma de mensuração da temperatura do ar, bem como controlar o nível da chama.

Afinal, o dispositivo não é exposto a temperaturas elevadas e opera segundo um princípio especial que permite obter leituras precisas e responder rapidamente até mesmo a pequenas alterações.

Para que serve

Um termopar é um dispositivo que é instalado em equipamentos de aquecimento e é projetado para converter energia térmica em corrente elétrica para bobinas eletromagnéticas e serve como o principal componente de proteção de controle de gás. O dispositivo funciona em conjunto com válvula de corte especial de gás, bloqueando o fluxo de combustível.

Princípio da Operação

Para a fabricação do dispositivo é utilizado Liga metálica... Ele pode suportar a exposição a altas temperaturas. Porém, caso ocorra alguma falha no equipamento, o funcionamento da caldeira a gás será interrompido.

Foto 1. Termopar para caldeira a gás com equipamento automático 345-1000 mm, Rússia.

Afinal, esse termoelemento funciona em conjunto com uma válvula de corte eletromagnética especial que regula o fluxo de gás no caminho do combustível, que fecha imediatamente após a quebra do termopar.

O princípio de operação do dispositivo é baseado no seguinte fenômeno físico: dois metais se unem e quando aquecido nos pontos de fixação (a área de trabalho que é colocada na chama) aparece nas extremidades frias Voltagem... Isso é chamado de efeito Seebeck.

Atenção! Muitos modelos de válvulas solenóides são sensíveis, por isso permanecem abertas até a tensão na entrada não cairá para 20 mV.

Especificações

O termopar possui os seguintes parâmetros técnicos:

ampla variedade temperaturas;
alta precisão Medidas;
aumento da resistência a corrosão;
eletrônico mecanismo de controle.

Em que consiste e como funciona

Um conversor termoelétrico é o projeto mais simples que inclui dois condutores se tocando em um ou mais pontos. Metais diferentes são o material para a fabricação de condutores. Essa composição específica permite que o dispositivo execute suas funções, já que o termopar funciona em uma caldeira a gás devido ao processo físico “efeito Seebeck”. Desde que dois corpos feitos de metais diferentes estejam firmemente conectados e a seção de conexão seja subsequentemente aquecida com uma chama aberta, as extremidades livres do condutor darão uma diferença de potencial. Quando um voltímetro é ligado a eles, o circuito é fechado e a tensão é registrada no dispositivo de medição.

Embora o nível de tensão da diferença de potencial dos metais aquecidos não seja muito grande, mesmo ele é capaz de induzir indução dentro das bobinas das válvulas de corte.Quando as pontas livres começam a dar tensão, a válvula é acionada automaticamente. Como resultado, o combustível tem livre acesso ao acendedor. É importante lembrar que os modelos mais recentes de válvulas possuem um design específico: o aumento da sensibilidade das bobinas permite que a linha de combustível permaneça aberta até que a tensão caia abaixo de 20 mV. Um termopar normalmente produz uma voltagem de 40-50 mV.

Variedades

O termopar é caracterizado por uma estrutura simples. Com as habilidades adequadas, este dispositivo pode até ser feito com as próprias mãos em casa. No entanto, é melhor comprar um aparelho industrial antes de ter estudado especificações, bem como recursos de todos os tipos de dispositivos.

Empresas especializadas produzem termopares de três tipos:

Tipo E - duas placas são utilizadas para a fabricação: constantan e chromel. Este dispositivo é caracterizado por um desempenho aprimorado. Além disso, ele controla o processo que ocorre na faixa de temperatura de -5 ° С a 74 ° С.
Tipo J - em vez de um chromel, uma placa de ferro é instalada no dispositivo, o que em nada prejudica as características técnicas do dispositivo. Aumentou a sensibilidade às mudanças e a faixa de temperatura - de -4 ° С a 74 ° С.
Tipo K - esses termopares são os mais populares. Eles são equipados com placas de alumínio e cromo.
A faixa de trabalho varia dentro de -20 ° С a 135 ° С, e os fabricantes conseguiram aumentar a própria sensibilidade em várias posições.
A vida útil deste dispositivo é determinada por ambiente de uso: assim, no dióxido de carbono, uma placa de cromo enferruja em forma de podridão verde, a liga se deteriora rapidamente e o aparelho perde suas propriedades não magnéticas.

Existem outros tipos de termopares, no entanto, eles não são adequados para uso em caldeiras a gás pelos seguintes motivos:

ligas contêm metais carosportanto, eles têm um alto custo;
tais modelos não são nada não melhor do que os tipos K, E ou J.

Sensores de temperatura. Classificação

Existem vários tipos básicos de termopares. Eles se distinguem pelo material de fabricação. Os principais materiais usados para sensores de temperatura são metais - nobres e não nobres. Foi a combinação deles que se tornou a base da classificação. Aqui estão os mais tipos comuns de elementos termoelétricos

Tipo K: Chromel e Alumel. Faixa de temperatura (longo prazo): de 0 ° С a + 1100 ° С;
Tipo J: Ferro e constantan. Faixa de temperatura (longo prazo): de 0 ° С a + 700 ° С;
Tipo N: Nikrosil e Nisil. Faixa de temperatura (longo prazo): de 0 ° С a + 1100 ° С;
Tipo R: Platina-ródio (13% Rh) e platina. Faixa de temperatura (longo prazo): de 0 ° C a + 1600 ° C;
Tipo S: Platina-ródio (10% Rh) e platina. Faixa de temperatura (longo prazo): de 0 ° С a + 1600 ° С;
Tipo B: Platina ródio (30% Rh) e platina ródio (6% Rh). Faixa de temperatura (longo prazo): de + 200 ° С a + 1700 ° С;
Tipo T: Cobre e Constantan. Faixa de temperatura (longo prazo): de -185 ° С a + 300 ° С;
Tipo E: Chromel e Constantan. Faixa de temperatura (longo prazo): de -50 ° С a + 800 ° С;

Tipos de elementos termoelétricos
Claro, cada tipo de termoelemento é usado para finalidades diferentes. Termopares caros são usados na ciência e na indústria, enquanto termopares mais simples e baratos são ideais para uso doméstico - em caldeiras a gás ou fogões.

O dispositivo e o princípio de operação do termopar

Sabe-se que nem todo material pode ficar permanentemente exposto a uma chama aberta. Como pode ser visto na descrição dos tipos de elementos termoelétricos, eles são feitos de diversos metais que podem suportar altas temperaturas por muito tempo. Quando o termopar falhar, a caldeira a gás exigirá reparo imediato, pois o queimador irá desbotar.Por que isso está acontecendo? O termopar funciona em conjunto com uma válvula solenóide de desligamento. Em caso de mau funcionamento do sensor de temperatura, a válvula fecha e o fornecimento de gás é imediatamente interrompido.

O princípio básico de um termopar é um resultado termoelétrico (ou efeito Seebeck). A essência deste fenômeno físico é a seguinte

Dois metais com propriedades físicas diferentes formam um circuito fechado;
O local onde os condutores são interligados por solda de alta qualidade é colocado em uma chama aberta;
Nas extremidades frias da junção, aparecerá uma tensão - uma diferença de potencial.
Se você conectar a eles um medidor, o circuito se fechará e aparecerá uma corrente elétrica, cuja tensão será suficiente para a indução na bobina da válvula solenóide, que deixará o gás entrar no acendedor.

O projeto e o princípio de operação do termopar
Nos casos em que não é possível acender a caldeira a gás, a ignição apaga assim que você solta o botão de suprimento de gás - você pode ter certeza de que o termopar está com defeito.

Importante: a qualidade da junção metálica do termopar desempenha um papel muito importante. A junção é colocada em uma chama aberta, portanto, uma boa junção aumentará a vida útil do termopar.

Para caldeiras a gás, os elementos termoelétricos universais do tipo K (chromel-alumel), do tipo E (chromel e constantan) e do tipo J (ferro e constantan) são os mais usados. Condutores em uma bainha protetora são soldados às pontas frias dos metais, e a junção é fixada com uma porca de aperto no local apropriado da automação da caldeira.

Outros tipos de termopares em caldeiras e instalações a gás não são usados devido ao fato de que o preço aumenta devido ao uso de ligas caras. E para caldeiras a gás, as propriedades das ligas mais simples são muito boas.

Para verificar como um termopar funciona, você precisa conectar uma extremidade dele a um dispositivo de medição - um multímetro, e aquecer a outra com uma chama normal. Se o dispositivo estiver funcionando corretamente, a tensão será de cerca de 50mV.

O princípio de funcionamento de um termopar é bastante simples, mas durante o processo de produção, cada tipo de termopar é calibrado, ou seja, corrigido em relação a 0 ° C. Quanto mais preciso o medidor usado para calibrar, mais preciso será o termopar. Além disso, um fabricante consciencioso não se permitirá fazer soldas de baixa qualidade em metais de termopares. Portanto, procure escolher um produto de marca confiável ao comprar um sensor térmico para sua caldeira a gás.

Também vale a pena considerar que o ponto de medição não deve ficar longe do dispositivo de medição, caso contrário será necessário expandir os fios de conexão intermediários, e isso é bastante caro.

Como verificar se um dispositivo está funcionando corretamente com um multímetro

Se houver suspeita de falha, diagnostique a saúde do termostato. É realizado das seguintes maneiras:

Uma extremidade do aparelho conecta-se a um multímetro, e o oposto é aquecido por um queimador de gás ou isqueiro. Se o dispositivo estiver funcionando corretamente, a tensão abaixo de 50 mV.
Você precisa verificar a condição com cuidado condutores para contaminação ou áreas oxidadas. Eles também indicam uma avaria.

Recursos de verificação e substituição

Como mostra a prática, não faz sentido consertar um termopar no caso de uma avaria. Os principais sinais de que uma válvula ou termostato está avariado é o fim da autoignição da caldeira a gás. Para verificar a operacionalidade do dispositivo, é necessário conectar um multímetro a uma das pontas. A outra extremidade é aquecida durante o teste usando um isqueiro ou outro método. Uma indicação da adequação do termopar é a tensão no sensor na região de 50 mV.

Se as extremidades dos condutores apresentarem vestígios de oxidação e sujeira e as leituras do dispositivo de medição estiverem longe do normal, é um sinal seguro de quebra. A melhor opção em tal situação é substituir o elemento antigo por um novo, pois é quase impossível reparar o termopar de uma caldeira a gás. Quanto aos experimentos com tentativas de reanimar um dispositivo que falhou, isso está repleto de consequências muito desastrosas.

Como escolher o caminho certo

Para que o dispositivo funcione corretamente e não cause a falha de todo o sistema, é necessário selecionar cuidadosamente o dispositivo. Para isso, são levadas em consideração as seguintes características:

Os parâmetros técnicos do termopar devem cumprir totalmente com às características da caldeira a gás.
O dispositivo não deve ter dano visível (microfissuras, lascas, abrasões).
Marcações deve ser visível.
A preferência é dada apenas a produtos empresas verificadasque são responsáveis pela qualidade dos produtos.

Termopar no sistema de controle de gás

Na operação de equipamentos a gás, é necessária a automação não volátil, o que contribui para o desligamento operacional do fornecimento de gás no caso de apagamento repentino da chama. As caldeiras modernas com queimador a gás estão equipadas com um sistema de controle de gás, que inclui uma válvula solenóide e um termopar. Os elementos constituintes da válvula solenóide incluem:

núcleo com enrolamento;
boné;
mola retornável;
âncora;
faixa elástica que bloqueia o fornecimento de gás.

Quando você pressiona o botão de gás, a haste vai fundo na bobina e a mola é carregada. De acordo com os regulamentos, a válvula de alimentação deve ser mantida por cerca de 30 segundos para que o termopar aqueça e uma tensão se forme nas extremidades para segurar a válvula dentro da bobina. O termopar começa a esfriar se o queimador apagar. O que acontece depois:

isso é acompanhado por uma diminuição da tensão nas extremidades do termopar;
a força de retorno da mola excede a força eletromagnética que mantém a haste dentro da bobina;
a válvula retorna à sua posição original e o suprimento de gás é interrompido.

É assim que um termopar funciona em uma caldeira a gás. O sistema de controle de gás termopar é altamente confiável, também devido ao fato de poder funcionar sem estar conectado à rede elétrica.

Substituição se não puder ser reparado manualmente

O dispositivo falha por vários motivos. Você pode substituir um dispositivo quebrado por um novo. por mim mesmo... Para fazer isso, você deve seguir as instruções passo a passo:

Primeiro desparafusa com uma chave noz especial, qual o termopar é conectado ao bico.
Desaparafusar parafuso de compensaçãofixando o acessório no lugar (localizado diretamente sob o suporte de montagem).
Cuidadosamente retirado dispositivo antigo.
No buraco desocupado é inserido Novo dispositivo.
Tudo está consertado parafuso de compensação, e depois porca.
Realizado verifique se há aperto. Se necessário, um selante é usado - polímero ou cerâmica.

Ao realizar o procedimento, deve-se lembrar que uma conexão roscada mal apertada, bem como roscada excessivamente apertada, pode ser perigosa para a manutenção do sistema.

Prós e contras

O uso de termopares no sistema de automação de caldeiras apresenta vantagens e desvantagens. As vantagens incluem:

o sensor tem a capacidade de trabalhar em condições difíceis, em contato com uma chama aberta:
como o produto possui um dispositivo simples, sem partes móveis, é muito confiável;
o dispositivo é capaz de fornecer um nível de precisão de medição suficiente para uso em unidades de aquecimento;
substituir o termopar, se necessário, é bastante simples.

As desvantagens do elemento incluem:

dependência não linear do crescimento potencial no aumento da temperatura;
o potencial não pode ultrapassar um certo limite.

Conselho! Como os termopares têm essas propriedades, eles só podem ser usados para operação com um dispositivo de corte de gás. Mas este dispositivo não é adequado para medir temperaturas.

A desvantagem é a impossibilidade de realização de reparos, em caso de falha do termopar, ele somente poderá ser substituído. No entanto, o custo deste elemento é baixo, portanto, comprar um novo não será um teste sério para o orçamento familiar.