5.3.Отопительные водонагреватели

Отопительные водонагреватели и котлы - АГВ, АОГВ, АКГВ, КС, КЧМ- служат для отопления помещений. При наличии дополнительного теплообменника (двухконтурные аппараты) возможно получение горячей воды для санитарных нужд.

Основными узлами отопительных водонагревателей яв­ляются:

• система отвода продуктов сгорания — газоотвод;

• теплообменник (бак);

• основная горелка;

• автоматика безопасности и регулирования.

Газоотвод служит для подачи продуктов сгорания в дымоотводящий патрубок. Теплообменник служит для нагрева про­дуктами сгорания воды. Он может иметь форму бака или соби­раться из секций, как это делается на котлах КЧМ. В результате у секционных теплообменников увеличивается площадь поверхности теплообмена.

Основная горелка — инжекционная низкого давления. Конструкция применяемых горелок может быть самой разно­образной, но предпочтение отдается горелкам круглой формы (например, АГВ-80) или горелкам, изготовленным из стальных труб, заглушённых с одной стороны (например, котлы КС).

Автоматика безопасности отопительного водонагревателя контролирует:

• пламя запальника;

• тягу;

• повышение температуры воды сверх установленной.

При погасании запальника или нарушении тяги в дымоходе прекращается подача газа на основную горелку и запальник.

При нагреве воды сверх установленной температуры прекра­щается подача газа на основную горелку, запальник же про­должает гореть. Кроме того, на многих водонагревателях име­ется автоматика, которая поддерживает температуру воды в заданных пределах путем регулирования подачи газа на основ­ную горелку. При увеличении температуры подача газа умень­шается, при остывании воды — увеличивается.

Широкое распространение получили водонагреватели, ра­ботающие в системах с естественной циркуляцией воды. При этом современные водонагреватели позволяют включать их в отопительную систему с принудительной циркуляцией тепло­носителя давлением до 0,4 МПа, что значительно увеличивает площадь отапливаемых помещений.

5.3.1.АГВ-80

Емкостные водонагреватели типа АГВ-80 предназначены для местного водяного отопления помещения или горячего во­доснабжения.

Рис. 29. АГВ-80

АГВ-80 имеет следующие технические характеристики:

• тепловая нагрузка — 6000 ккал/ч;

• площадь отапливаемого помещения — до 60 м²;

• настройка температуры воды — от 40 до 90 °С;

• вместимость бака — 80 л.

Основу водонагревателя составляет сварной бак (рис. 29) из металла толщиной 3-4 мм. Изнутри бак имеет цинковое пок­рытие. Сверху бак покрыт кожухом из листовой стали.

Термоизоляция из стекловолокна обеспечивает температу­ру поверхности кожуха не более 40 °С. В топке, ограниченной сверху днищем бака, установлена основная горелка водонагре­вателя. Запальник дает факел на основную горелку и термопару. Терморегулятор обеспечивает поддержание температуры воды в баке в пределах от 40 до 90°С.

Внутри бака по всей высоте расположена жаровая труба, в которую вставляется удлинитель теплового потока, что спо­собствует повышению КПД водонагревателя.

Основная горелка АГВ-80 изготавливалась из чугуна, в дальнейшем ее выполняли из стали.

Электромагнитный клапан является основой автоматики безопасности, обеспечивающей прекращение подачи газа при погасании запальника. Имеется также автоматика, обеспечи­вающая прекращение подачи газа при нарушении тяги в дымо­ходе. При ее срабатывании сначала прекращается подача газа на запальник, а затем закрывается электромагнитный клапан. Такой принцип работы автоматики называется «с отводом га­за от запальника». Электромагнитный клапан работает вместе с термопарой.

Рис. 30. Термопара АГВ-80

Термопара состоит из соединенных между собой двух ме­таллов: хромеля и копеля (рис. 30). Хромель присоединяется к медной трубке, а копель — к медному проводу, который по всей длине термопары изолируется от трубки изоляцией на ос­нове асбестовой нити. При нагревании конца термопары она вырабатывает термо-э.д.с. (электрическое напряжение). Конец медной трубки развальцован и на него надета накидная гайка, которая в затянутом положении обеспечивает контакт между термопарой и электромагнитом клапана.

Контакт термопары выполнен из припоя. Чтобы обеспе­чить изоляцию контакта от медной трубки, устанавливается изолирующая шайба.

Рис. 31. Электромагнитный клапан АГВ-80

Электромагнитный клапан (рис. 31) состоит из двух частей: газовой и электрической, между которыми зажата мембрана, предотвращающая утечку газа. В электрической части распо­ложен электромагнит, к которому присоединена термопара. В газовой части имеются два клапана, расположенные на од­ном штоке. Они перемещаются вниз при нажатии на кнопку. В то же время их отжимает вверх возвратная пружина.

Клапана могут занимать три положения: крайнее верхнее — перекрыта подача газа на основную горелку и запаль­ник; крайнее нижнее — подача газа на основную горелку пере­крыта, а на запальник открыта и промежуточное — газ посту­пает и на основную горелку и на запальник.

В крайнем верхнем положении нижний клапан прижат воз­вратной пружиной к седлу. На рис. 31 такое положение клапа­нов изображено справа. Газ, вошедший слева внутрь газовой части, не может идти дальше ни к основной горелке, ни к запальнику.

При нажатии кнопки вниз она с помощью штока переме­щает клапана в крайнее нижнее положение. При этом нижний клапан отходит от седла и пропускает газ вверх. В то же время верхний клапан прижимается к своему седлу, поэтому газ даль­ше не идет. Он может поступать только на запальник. Одно­временно в электрической части якорь прижимается к сердеч­нику электромагнита.

После розжига запальника его пламя нагревает спай термо­пары, которая через 1 минуту выдает ток электромагниту, ко­торый начинает удерживать якорь. Если кнопку плавно отпус­тить, то система клапанов под действием возвратной пружины начнет перемещаться вверх до тех пор, пока верхний шток не упрется своими плечиками в притянутый якорь. Клапана при этом установятся в среднее (рабочее) положение, при кото­ром газ поступает и на запальник, и на основную горелку. На рис. 31 такое положение клапанов изображено слева.

При погасании запальника термопара остынет, переста­нет давать ток на электромагнит, он перестанет притягивать якорь, и вся система клапанов под действием возвратной пру­жины переместится в крайнее верхнее положение, при котором нижний клапан будет закрыт. Газ не пойдет на запальник и ос­новную горелку.

Наиболее часто встречающейся неисправностью автомати­ки безопасности на основе электромагнитного клапана являет­ся неспособность находиться в открытом положении при на­личии пламени запальника — «клапан не держит».

Причинами могут быть:

1.Нарушение электрической цепи между термопарой и элек­тромагнитом — обрыв или короткое замыкание. Возможно:

-отсутствие контакта между клеммами термопары и элек­тромагнита;

-нарушение изоляции медного провода термопары и ко­роткое замыкание его с трубкой;

-чрезмерное натяжение накидной гайки и разрыв пайки в месте контакта втулки с основанием;

-нарушение изоляции витков катушки электромагнита, замыкание их между собой или на сердечник;

-отрыв копелевого сердечника от хромелевой трубки тер­мопары;

-нарушение магнитной цепи между якорем и сердечником катушки электромагнита из-за окисления, грязи, жиро­вой пленки и т.д. В этом случае необходимо зачистить поверхности при помощи лоскута грубой ткани.

2.Недостаточный нагрев термопары:

-закоптился рабочий конец термопары;

-засорились отверстие в головке запальника или его сопло;

-неправильно установлена головка запальника.

3.В процессе эксплуатации термопара может выгореть, ее необходимо заменить.

Устройство, принцип работы и возможные неисправности электромагнитных клапанов, используемых на другом быто­вом газоиспользующем оборудовании, во многом схожи с уст­ройством, принципом работы и неисправностями электромагнитного клапана АГВ-80.

Автоматика по тяге состоит из датчика тяги, установлен­ного под колпаком АГВ-80, и трубки, соединяющей датчик с тройником на электромагнитном клапане.

Рис. 32. Датчик тяги АГВ-80

Датчик тяги (рис. 32) состоит из биметаллической плас­тины, на конце которой установлен клапан с уплотнением и кронштейна, который крепится к корпусу водонагревателя. К кронштейну сверху с помощью двух винтов с гайками кре­пится биметаллическая пластина.

В кронштейне имеется отверстие, в которое снизу входит штуцер, зажимаемый сверху гайкой для фиксации положения.

Штуцер имеет конусное окончание, которое превращает иду­щее внутри штуцера сквозное сверление диаметром 2,5 мм в седло клапана. К штуцеру подсоединена трубка с натяжной гайкой, которая соединена с трубкой, идущей к электромаг­нитному клапану.

На штуцер электромагнитного клапана, подающий газ к запальнику, устанавливается тройник, к которому накидными гайками крепятся трубки, подающие газ и к запальнику, и к датчику тяги, установленному под колпаком АГВ-80.

При отсутствии тяги продукты сгорания, выходя из-под колпака, нагревают биметаллическую пластину, которая раз­гибается, и клапан с уплотнением отходит от конусного окон­чания штуцера. Газ из трубки, соединяющей датчик тяги с электромагнитным клапаном, начинает сбрасываться. Из-за того, что диаметр отверстия в штуцере превышает диаметр отверстия в дросселе, установленном в тройнике, подача газа на запальник резко уменьшится. Он перестанет нагревать тер­мопару, которая перестанет вырабатывать ток, и электромаг­нитный клапан закроется. Подача газа на основную горелку и запальник прекратится.

Неисправность — износ уплотнения, которое не обеспечи­вает герметичного перекрытия штуцера датчика. В этом слу­чае газ будет сбрасываться, а пламя запальника уменьшится. Аналогично работает автоматика по тяге «с отводом газа от запальника», устанавливаемая на другом бытовом газоиспользующем оборудовании.

Терморегулятор (рис. 33) расположен по ходу газа ниже электромагнитного клапана. Он прекращает подачу газа к ос­новной горелке при достижении заданной температуры воды и возобновляет подачу газа после ее охлаждения.

Рис. 33. Терморегулятор АГВ-80

Терморегулятор состоит из корпуса, латунной трубки с проходящим внутри инваровым стержнем, системы рычагов, клапана с пружиной, регулятора настройки. Один конец ла­тунной трубки ввернут в корпус терморегулятора, а инваровый стержень ввернут в свободный конец латунной трубки, помещенный в бак. Второй конец стержня упирается в рычаг, расположенный в корпусе терморегулятора. Латунная трубка находится в баке и нагревается и остывает вместе с водой.

Система рычагов состоит из двух шарнирно соединенных рычагов и пружины. В один конец системы упирается инваровый стержень, а второй конец системы рычагов воздействует на клапан. Система рычагов может находиться в двух положе­ниях — открытом и закрытом. Клапан все время прижимается к седлу в корпусе терморегулятора пружиной, которая стре­мится перекрыть проход газа к основной горелке. Регулятор настройки состоит из затягивающегося рычага с хомутом, который надет на инваровый стержень. С помощью рычага и хомута стержень можно вращать в резьбе латунной трубки, укорачивая или удлиняя его свободный конец. При вращении рычага настройки против часовой стрелки темпера­тура срабатывания терморегулятора увеличивается.

При нагреве воды в баке латунная трубка удлиняется, а ин­варовый стержень практически не изменяет свою длину (очень малый коэффициент линейного расширения). Стержень пере­стает давить на систему рычагов, которая переходит в закры­тое положение и перестает давить на клапан. Клапан под дейс­твием пружины закрывает проход газа на горелку.

После охлаждения воды латунная трубка укорачивается, инваровый стержень надавливает на конец системы рычагов, которая переходит в открытое положение. Клапан под дейс­твием второго конца системы рычагов открывает проход газа на горелку, которая загорается от запальника.

Неисправности терморегулятора АГВ-80: