Автоматика для котла: разновидности, монтаж, ремонт

Твердотопливные котлы нового образца существенно отличаются от предыдущих своих собратьев. Они имеют модернизированную систему управления, что упрощает процесс эксплуатации агрегата, дополнительные функциональные возможности, увеличенное число опций.

С эргономической точки зрения, настройка нужных параметров работы достаточно выгодная: один раз произвел действия, и нет надобности периодически регулировать.

На стоимость твердотопливного котла влияет не только наличие качественных комплектующих, но усовершенствованный вариант блока управления: чем дороже, тем современнее автоматика.

Система автоматического управления направлена на автоматизацию контроля над процессом горения в теплогенераторе такого вида.

Блок управления и вентилятор служат для реализации следующих задач:

поддерживают заданную температуру теплоносителя в системе.
Обеспечивают высокий показатель КПД.
Способствуют повышению уровня эффективности.
Работают независимо от качества топлива.

Благодаря оснащению котла автоматической системой, стало возможным регулировать температурный режим и увеличивать время горения одной загрузки на 25-35%.

Типы систем автоматики котлов

Котловая автоматика выпускается 2-х видов:

Энергозависимая, которая работает только от электросети.
Энергонезависимая, способная функционировать в автономном режиме без подачи напряжения на ее исполнительные механизмы.

Передовые энергозависимые системы обладают самым широким набором выполняемых функций, начиная от системы безопасности котлоагрегата и заканчивая погодозависимым управлением, с применением новейших технологических решений и интеграцией в систему «Умный дом».

Энергонезависимая автоматика более упрощенная и не имеет развитой системы управления, ее применяют в местах с нестабильной подачей электроэнергии, а также на угольных агрегатах. Основные параметры, которые контролирует такая система: перегрев воды, уровень разряжения в топке и присутствие факела в топке.

Правила организации твердотопливного отопления

Основным отличием, которым обладает система отопления с твердотопливным котлом закрытого типа, является тип используемого топлива. В качестве энергоносителя применяют уголь, дрова, торф или топливные брикеты. Все они характеризуются большой энергоемкостью и как следствие – интенсивным выделением тепла.

Для того чтобы сделать отопление твердотопливным котлом своими руками понадобится ознакомиться с правилам его организации. Они напрямую зависят от выбранной схемы, системы разводки труб и применяемого теплоносителя.

Характерной особенностью является правильный монтаж отопления с твердотопливным котлом. Источник тепловой энергии и топливо должны находиться в разных помещениях, и кроме правил установки соблюдаются меры безопасности эксплуатации отопления.

К основным правилам проектирования и практической реализации схемы систем отопления на твердотопливных котлах и печах являются следующие:

Использование негорючих материалов. При установке печи или котла пол, стены и потолок в области дымохода должны быть огнеупорными. Т.е. при возможном воздействии высоких температур эти материалы не должны самовозгораться или тлеть;
Стабилизация работы. Главной опасностью при функционировании твердотопливного котла для водяного отопления является перегрев воды в теплообменнике. Для предотвращения этого в котле или печи предусматривают возможность регулирования подачи воздуха, необходимого для поддержания процесса горения дров. Это может быть система задвижек, подключенных к механическому температурному регулятору;
Приточно-вытяжная вентиляция. Классическая схема монтажа отопления от твёрдотопливного котла предусматривает воздухообмен в помещении, где уставлено оборудования. При его работе в комнату будут неизбежно попадать продукты сгорания. Приточно-вытяжная вентиляция удалит их, тем самым предотвратив опасную для человека концентрацию СО2.

Устанавливать заводские или самодельные твердотопливные котлы отопления следует в отдельных котельных. Исключения составляют модели с небольшой мощностью, которые оборудованы варочной поверхностью. Но и в этом случае на кухне нужно обеспечить все меры безопасности.

Основные правила по обустройству котельных, в которых будут установлены двухконтурные твердотопливные котлы отопления, описаны в СНиП II-35-76. Перед монтажом оборудования нужно ознакомиться с этим документом.

Элементы системы автоматики

Элементы котельной автоматики связаны с мощностью агрегата и требованиям которые к ним предъявляются государственными нормативами. Для коммунальных паровых котлов ДКВР (Е), которые наиболее широко представлены в системе центрального отопления с паропроизводительностью от 2,5 до 20 т/ч и давлением насыщенного пара 13 и 23 амт.

Автоматика состоит из двух частей: безопасности и регулирования. Первая отключает котел при превышении установленных параметров газа, разряжения в топке, уровня воды в барабане, давления пара и Т питательной воды, а вторая поддерживает заданные параметры работы агрегата с помощью исполнительных механизмов.

Система автоматики котлоагрегата работает на базе микропроцессорного устройства АГАВА 6432.Комплектация системы регулирования котлоагрегата:

Контролер АГАВА.
Датчики давления газа/пара/воздуха/разрежения, Т питательной и сетевой воды, уровня воды в барабане ифакела в топке.
Шкаф КИРиА.
Сенсорный экран для оперативного персонала с индикацией и архивацией всех измеряемых параметров и работой исполнительных механизмов.
Блок питания с аварийной защитой при отсутствии стационарного напряжения на щите управления.
Расходомеры топлива, пара, питательной и сетевой воды.
Исполнительные механизмы по газу, воздуха, питательной воде и разряжению в котле, которые должны обеспечивать подачу среды.
Частотные преобразователи для управления двигателями вентилятора и дымососа.

Схема обвязки

Твердотопливный агрегат обычно обвязывают с котлом, который работает на другом виде топлива. Таковым обычно является электрический агрегат.

Параллельно твердотопливной печи устанавливают электрическую. Это так называемый вспомогательный элемент. Его роль заключается в следующем: если, например, хозяев долгое время в доме нет, а в твердотопливном котле топливо закончился, то автоматически приходит в рабочее состояние вспомогательный элемент, в данном случае, электрический агрегат. Он и поддерживает плюсовую температуру. Далее о том, как это все работает.

Сначала теплоноситель под давлением циркуляционного насоса подается в котел, проходя через которого, она нагревается. Далее теплоноситель поступает в радиатор, где движение идет по принципу естественной циркуляции. Затем она поступает в специальный бойлер, внутри которого имеется змеевик, который погружен в воду. Теплоноситель, проходя через змеевик, нагревает его, вследствие чего нагревается вода. Так, жильцы дома обеспечиваются горячей водой.

После бойлера, теплоноситель вновь поступает в радиаторы и змеевики теплого пола. Но перед этим он должен пройти специальный кран. Если же температура теплоносителя соответствует установленной норме, то кран открывается и теплоноситель циркулирует по змеевикам пола, а если температура выше нормы, то кран закрывается.

Принцип работы

Работа энергозависимых систем автоматизации тепловыми процессами, базируется на анализе данных от микропроцессорного блока от первичных датчиков. Все сервисные режимные установки, определяющие нормальную работу котлоагрегата выводятся на главную панель, которая устанавливается либо на самом котле для бытовых агрегатов или АОГВ, либо на выносном щите управления для промышленных и коммунальных устройств.

Современные котлы комплектуются особыми программаторами, настраивающие многодневный режим работы оборудования с учетом прогноза погоды, на отработке рабочих режимов используется средняя температура наружного воздуха.

Помимо датчиков, автоматическая система может комплектоваться контроллером, объединенного с котлом шиной, для передачи закодированные сигналов и коммуникационными модулями, гарантирующих связь с потребителем тепловой энергии через интернет-сети в удаленном режиме с помощью телефонов. Поэтому при таком высоком уровне обслуживания, очень важно, что был исправен газовый котел, а ремонт автоматики выполняется сервисным центром.

Автоматизация каскадных котельных

Роль автоматики в таких котельных огромна, чтобы обеспечить их надежное и эффективное функционирование. Именно она несёт ответственность за то, чтобы получить наибольшую эффективность от агрегатов, функционирующих в каскаде, гарантируя при этом чувствительность котлов на потребительские запросы.

В этих системах каскадная логика интегрируется в базовую автоматическую схему и настраивается для определенного парка котельного оборудования. Базовые функции автоматизации каскадных схем теплоснабжения:

Сбор пользовательских данных на выработку тепловой энергии и нахождение приоритета между видами нагрузки.
Расчет рационального режима деятельности каждого единичного агрегата для гарантии запрашиваемой мощности.
Гарантия равномерного распределения теплового режима котлов.
Контроль работоспособности оборудования, диагностика аварийных ситуаций и сигнализация о них.

Подобная политика регулирования применяется в современной каскадной котельной. В этом случае каждый единичный аппарат должен функционировать на минимальной модуляции, гарантирующей тепловую нагрузку.

Только в таких условиях можно получить высокий КПД каскадной установки при равномерном использовании ресурса работы котлоагрегатов.

Электроника или механика

Современные котельные агрегаты особенно западного производства комплектуются электронными система управления котла, стоимость которых доходит до 30 % от полной стоимости установки. Преимущества такой системы очевидны, есть один минус она боится нестабильной работы российских электрических сетей. Поэтому ее нужно эксплуатировать с надежными стабилизаторами и автономными источниками питания.

Диапазон регулирования и контроля электронной системы практически не ограничен: от давления и температуры теплоносителя до погодозависимого регулирования отопительным агрегатом.

В системе безопасности, котел будет отключен от подачи топлива при высоком/ низком давлении газа, отрыве факела, отсутствия разряжения в топке, низком/высоком давлении и Т теплоносителя.

Также устанавливаются исполнительные механизмы механического действия — клапан-отсекатель газа, срабатывающий по недопустимому давлению газа и предохранительно-сбросной клапан, защищающий внутренний контур котла от высокого давления среды.

В механических системах работают только с использованием механических клапанов и датчиков, которые отправляют сигнал на исполнительный механизм либо блок розжига БУРС.

Например, запуск котлоагрегата Будерус совершается при выжиме шайбы газового клапане, при этом он открывается и газ подается на запальник. Он разогревает термопару, которое вырабатывает ток с напряжением достаточным, чтобы запустить электромагнит, для удержания клапан в открытом состоянии.

Далее устанавливают регулятором мощность котлоагрегата, что пропускает газ в нужном объеме с рабочим давлением, а процесс нагрева контролируется термостатом.

Виды и критерии выбора

Автоматический блок управления выпускается и в механическом, и в электронном исполнении.

Преимущества механической системы управления:

Не требует подключения к электросети.
Удобство и простота при эксплуатации.
Относительно электронной автоматики, ее цена в несколько раз ниже.
Отличается надежностью.
Нет надобности вызывать специалиста для монтажа.

Механическая автоматика обеспечивает и открытие, и закрытие воздуховода в камеру сгорания, что влияет на скорость горения теплоносителя, его прогорания, наличие жара в этом отсеке.

Электронный тип автоматики отличается наибольшей эффективностью, но является энергозависимым прибором.

Выбирая автоматику для отопительной системы, рекомендуется ознакомиться с ее параметрами:

Тепловой режим работы.
Необходимая степень настройки температурного режима теплоносителя.
Реальный экономический эффект.
Совместимость прибора и конкретной модели котла.

Какая автоматика лучше

Сегодня рынок котельного оборудования перенасыщен предложениям по автоматизации котлов, поступающих как от импортных, так и отечественных производителей.

Первые очень дорогие и капризные, плохо переносят условия работы российских инженерных сетей, вторые менее функциональные. Лучшая автоматика для котла всегда его родная, то есть выпущенная в единой комплектации заводом-изготовителем.

Именно там на стендах она получает правильную настройку с режимами работы агрегата. Не менее важный фактор автоматики котельных — гарантийные обязательства производителя, который должен в течение не менее года бесплатно гарантировать ее работу и заменить узел в случае выхода его из строя.

Немецкая

Немецкая автоматика для котлов Vaillant, Honeywell, AEG, Bosch на российском рынке довольна популярна, что объясняется ее превосходным потребительским качеством, долговечностью и надежностью. Высокий уровень автоматизации и защиты. В последнее время немецкими производителями налажена автоматизация конденсатных котлов, обеспечивающих К.П.Д. практически 100%.

Итальянская автоматика

Лучшей итальянской автоматической системой для газовых котлов в мире считается EuroSIT 630. Она выпускается в полном соответствии со стандартами ЕС, но при этом имеют более низкую цену чем немецкие системы.

Автоматика котлов EuroSIT 630 охватывает все параметры работы котла, но очень чувствительна к параметрам работы газовой линии и электросети. Для этой системы обязательная установка стабилизаторов входного напряжения.

Российская

В последнее время все больше котлов приобретаются с российскими системами автоматики, поскольку они с самым низким уровнем цен обеспечивают хорошую систему защиты и надежное управление котлом.

Опыт наработанный с автоматизацией процессов в промышленных котельных успешно интегрирован в работу бытовых котлов с применением новейших технологий и наработок европейских производителей. В числе большого числа российских компаний особенно, самые популярные «Нева-Транзит» и «Лемакс».

Программируемый комнатный термостат

Программируемый электронный комнатный термостат позволяет выбрать нужную и комфортную температуру в любое время, его легко перенастраивать и менять режим работы. Таймер времени позволяет установить другой шаблон для отопления в будние и выходные дни. Некоторые таймеры позволяют устанавливать различные параметры для каждого дня недели, это может быть полезно для людей, работающих неполный рабочий день или посменно. Такими термостатами оснащены многие модели Terneo и КЧМ.

Программируемый комнатный термостат

Программируемый комнатный термостат позволяет установить индивидуальные нормативы отопления на каждый день в соответствии с образом жизни и поддерживать температуру дома все время, независимо от присутствия или отъезда хозяев. Видео: Подключение комнатного термостата к газовому котлу

Если за систему отопления отвечает котёл с радиатором, как правило, нужен только один программируемый комнатный термостат для управления всем домом. Некоторые шаблоны должны быть скорректированы весной и осенью, когда часы ушли вперёд и назад, или произошла определенная смена климатических условий. Также рекомендуем менять настройки температур при смене дня и ночи.

Такой контроллер климата имеет несколько опций, которые расширяют его возможности:

«Партия», которая прекращает отопление на несколько часов, после возобновляет;
«Перекрыть» позволяет временно изменить запрограммированные температуры во время одного из настроенных периодов;
«Праздник», увеличивает интенсивность нагрева либо уменьшает её в течение определённого количества дней.

Лучшие производители систем автоматики и безопасности котлов

Лучшими производителями систем автоматики для бытовых котлов на российском рынке считаются компании: Овен, Орион, Eurosit, Nech st24 wpa 120, Honeywell и Atos wpa 120.

Овен

Автоматика для котлов ОВЕН функционирует с применением контроллеров ОВЕН ПЛК с ТРМ составляют комплекс защиты и управления запорно-регулирующей арматурой и клапанами, что обеспечивает экономное ведение процесса сгорания топлива и энергоэффективность агрегатов, как одноконтурных, так и двухконтурных.

Приборы, оснащены интерфейсами связи RS485/RS232 позволяющие интеграцию в общую автоматизированную систему, нескольких объектов управления и защиты, при работе на нескольких отопительных котлах.

Орион

Автоматика «Орион » механического типа для котлов на газовом топливе. Укомплектована электрическим датчиком тяги и системой розжига пьезоэлектрического типа. Защита котла осуществляется при отрыве факела и низком давлении тяги. Автоматическое регулирование происходит по параметру низкой температуры обратного теплоносителя. В этом случае по сигналу от датчика температуры клапан-регулятор увеличивает расход газа на горелку и, наоборот, при высокой температуре воды в отопительном контуре, расход газа уменьшается.

Eurosit

Евросит 630 — итальянская газовая автоматики для котлоагрегата с энергонезависимым клапаном, модуляционным термостатом и функцией запуска горелочного устройства, запускается в работу ручным способом, нажимом на шайбу-регулятор электромагнитного клапана, после чего газ поступает к запальнику.

После розжига запальника термодатчик создает напряжение, достаточное для удержания клана открытым и выхода его на рабочую мощность. Безопасность работы агрегата обеспечена отсечкой газа при превышении Т теплоносителя, перекрывая газа на факел, останавливая дутьевой вентилятор и циркуляционный насос.

Nech st24 wpa 120

Польская автоматика для группы твердотопливных и газовых котлов в комплекте с управлением работой дутьевым вентилятором и циркуляционным электронасосом для внутридомовой отопительной системы.

Блок управления устанавливается на корпусе котлоагрегата. Контроллером задается температура внутреннего воздуха в помещении, дальше котел частного дома работает в автоматическом режиме, исполнительными механизмами служат газовый клапан-регулятор, дутьевой вентилятор и центробежный насос.

Панель управления имеет ЖК-дисплей с визуализацией процессов нагрева теплоносителя и параметров работы котла.

Honeywell

Автоматика германского производства Honeywell считается самой надежной и эффективной, способна выполнять регулировку теплоносителя в диапазоне температур от 40 до 90 С. Защита котла происходит по параметрам: низкое давление газа, отрыв факела и низкая температура теплоносителя.

Цена на комплект очень высокая, что снижает его привлекательность. Поэтому в последнее производитель стал выпускать комплектацию эконом-класса.

Atos wpa 120

Еще одна польская система автоматики, в основном идет в комплекте к твердотопливному котлу Tech ST-24 с вентилятором WPA 120.

Микропроцессорный регулятор контролирует и управляет температурой нагрева подающего теплоносителя, работой дутьевого вентилятора и циркуляционного насоса и сигнализирует об аварийной ситуации при работе котла.

Командный контроллер ATOS для газовых котлов имеет встроенную систему АНТИ-СТОП, которая подачу газа на котел в летний период, и автоматически включает каждые две недели на 30-50 сек, чтобы предотвратить коррозионные процессы и заклинивание центробежного циркуляционного насоса.

Подключение хронотермостата

Частный случай использования автоматики в виде размыкающе контактного термостата — это применение хронотермостата. На самом термостате задаются временные отрезки и выставляется два или три уровня нагрева: температура понижения — «ночь» и температура «день». Но в любом случае температура теплоносителя будет та, которая задана с панели управления.

+ Перепад нагрева котла устанавливается исходя из необходимости пользователя.

— Корректировка температуры, заданной с панели управления, осуществляется вручную.

Ремонт автоматики газового котла

Если автоматика котла покупалась совместно с котлом, она настроена на заводе-изготовителе, то ее работа проходит весьма надежно в течении всего срока, заявленного производителем оборудования.

Проблемы больше случаются на европейском оборудовании, которые вызваны нестабильностью работы российских инженерных систем. Наиболее частые поломки случаются в запальнике, клапане-отсекателе, электронной плате и датчиках температуры.

Что можно сделать самому

Если автоматика безопасности вместе с котлом находится на гарантийном обслуживании, то лучше при любой поломке обращаться в сервисный центр.

Многие производители стран ЕС требуют постановку оборудование на обслуживание только через фирменные центры и даже после окончания гарантийного обслуживания. В этих ситуациях самостоятельный ремонт выполнять не рекомендуется. Также недопустимо самостоятельно менять электронные платы управления.

Единственно, что может пользователь отремонтировать своими силами – это провести тестирование и мелкий ремонт механической части исполнительных механизмов и датчиков.

Основные неисправности и их ремонт

Неисправности автоматики газовых котлов, которые наиболее часто встречаются на практике, составленные по отзывам пользователей и специалистов в области обслуживания и ремонта бытовых котлов.

Причины возникновения неисправности:

Не зажигается факел на запальнике, засор жиклера либо газового фильтра, прочистить от грязи и продуть.
Дефект газового клапана, если он на гарантии предпочтительнее поменять на новый в сервисном центре.
Нет контакта кабеля с датчиком тяги, отключается кабель и прочищаются контакты.
Не работает датчик тяги, при закороченных контактах и отключенном кабеле, факел не гаснет, требуется замена на новый.
Термопара дает -ЭДС меньше 0,3 mV, требуется замена термопары.

Автоматизация котлов сегодня является не прихотью владельца, а требованием норм по безопасной эксплуатации таких агрегатов. Она достигается применением разнообразных средств управления и защиты: механические, гидравлические пневматические, электронные и компьютерные, которые часто сочетаются между собой в зависимости от уровня автоматики и ее стоимости.

Использование автоматических систем в работе котла повышает их безопасность и обеспечивает наиболее энергоэффективные режимы работы.

Реле минимального давления (газ) ↑

Газовый клапан марки Honeywell для маломощного котельного оборудования

Газовые горелки предназначены для использования при номинальном давлении газа — они на это рассчитаны. Именно при таких показателях будет обеспечена декларированная полезная мощность котла. Со снижением давления газа наблюдается и падение мощности. Котлы, снабженные атмосферными газовыми горелками, чувствительны к снижению давления газа — могут прогореть трубы. Падающее давление газа ведет к «оседанию» пламени так, что в зоне самого факела оказывается металлическая часть горелки. И это может привести к поломках.

С целью защиты котла и горелки применяют реле минимального газового давления. Реле выключает котел при падении давления ниже значения установки. Предельное значение можно поменять при наладке котла. Реле давления газа конструктивно представляет собою некую мембрану, которая воздействует на группу контактов. Когда давление снижается, мембрана под воздействием пружины перемещается и происходит переключение электроконтактов. Переключение контактов разрывает электрическую цепь, которая как раз и управляет работой котла. Останавливается подача питания на газовый клапан — и котел прекращает работу. Когда давление газа восстанавливается, мембрана вернется в исходную позицию, контакты вновь переключатся — и котел снова готов к запуску. Только вот прочие процессы в дальнейшем определяются логикой реально управляющей автоматики, и они могут разниться. Реле минимального давления монтируются на вводе газа в котел непосредственно перед мультиблоком. Либо перед передним газовым клапаном.

Газовый клапан марки Dungs для отопительных котлов напольного типа