Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности устройства газовых проточных колонок

Особенности устройства газовых проточных колонок

Газовые проточные водонагреватели – оборудование, которое пользуется популярностью благодаря невысокой стоимости энергоресурсов, доступности приборов среднестатистическому покупателю, надежности многих моделей. Устройство газовой колонки, особенно старого образца, не отличается сложностью, поэтому ремонт в некоторых случаях возможно сделать самостоятельно. Рассмотрим подробнее конструкцию современных водонагревателей и их предшественников.

Виды топлива для колонки

Вещества, используемые для подогрева воды, называются пропан и бутан. Это производные, выделяющиеся в процессе переработки «черного золота» — нефти (бензина, газа). Используется как чистый технический бутан, так и смесь бутана с пропаном в зимнем или летнем их варианте.

Пропановые баллоны

Газы при сжатии переходят в жидкое состояние, занимают меньший объем. Именно поэтому такой вид топлива часто называют «сжиженным».

Когда давление понижается, газ переходит в парообразное состояние. Так как на высоких температурах газ имеет свойство расширяться, баллон обычно наполнен на 85 % от полного объема. Если вы считаете, что вам «не долили» топлива, это для вашей же безопасности.

Проверяйте срок поверки баллона

Факт! Над жидким газом всегда будет слой газа в парообразном состоянии.

Газовый баллон — 100% дачный вариант

Часто проточный водонагреватель, работающий от баллонного газа, — единственный способ подогреть воду для дачи. Конечно же, никто не отменял «летний душ» с естественным нагревом от солнца, но что делать зимой? Выход — бойлер или газовая колонка.

Пропановые баллоны для дома

Что касается электрического нагревателя воды, то не всегда удается сделать выбор в его пользу по простой причине: не все дачные поселки имеют идеальную электросеть, которая работала бы без сбоев и не раздражала скачками напряжения. Отчасти в этом виноваты те, кто использует электромоторы для полива, электропилы, кондиционеры и другие мощные приборы. Бойлер или электрический проточный нагреватель — не всегда выгодное решение.

Баллон с газовой смесью достать не проблема. Тем более большинство отечественных производителей (и не только) выпускают газовое оборудование, работающее независимо от того, какой газ используется — обычный или сжиженный.

Газовый котел с питанием от баллона

Баллон подключается к газовой колонке через гибкий шланг диаметром 1,2 см. Лучше всего выбрать трубку, сделанную из нержавеющей стали. Подключаемый баллон должен быть оснащен редуктором с манометром. При подключении шланг не должен скручиваться и сгибаться. Если изгиб все же необходим, то его радиус не должен быть менее 9 см, начинаться он должен как минимум за 5 см до наконечника. Чтобы изломы не появлялись, необходимо пользоваться переходниками и угловыми соединениями.

Баллоны обычно размещают на улице в металлическом шкафу, колонку устанавливают в доме. Гибкий трубопровод протягивают через отверстие в стене.

колонка на балонном топливе

Подключив шланг, перед колонкой ставят запорный кран, к которому должен обеспечиваться легкий доступ. После окончания монтажа систему обязательно нужно проверить на наличие утечек газа.

Читайте так же:
Марка многожильного медного кабеля

Если в летний период хозяева постоянно проживают на даче, и топливо в одном баллоне быстро заканчивается, то рекомендуется установить несколько емкостей и подключить их к гребенке (коллектору). Это позволит автоматически переключить забор газа с емкости, в которой закончился газ, на следующий полный баллон.

Рамба с баллонамиГазовый котел для отопления от газового баллона – правила подключения и эксплуатации

Газовое отопление гаража – способы реализации

Некоторые владельцы устанавливают на участках газгольдеры – специальные емкости для хранения сжиженного газа, которые могут иметь различные размеры.

Газовая колонка будет стабильно работать от сжиженного топлива при наличии давления на подаче до 0,2-0,3 мБар. Рекомендуется осуществить подключение по следующей схеме: баллоны объединяют с помощью рампы по 2,4,8 шт, устанавливается регулируемый редуктор.

баллоны с пропаном

Расход сжиженного топлива

Расход газа газовой колонки на пропане зависит от ее характеристик, а особенно от мощности. Например, в инструкции к устройствам Bosch мощностью 25 кВт сказано, что 50-литровой емкости должно хватить на 10 часов стабильной работы. Колонка Baxi SIG-2 14i расходует топлива до 2,14 кг/час при возможном производстве ГВС 12,6 л/мин. Ariston NEXT EVO SFT 11 NG EXP имеет производительность 11 л/мин, расходуя всего 0,8 кг/ч.

Таким образом, потребитель может подобрать себе устройство оптимальной мощности и небольшим расходом топлива.

Как выбрать модель пропанового редуктора?

Обязательными условиями для рассматриваемых устройств промышленного производства должны быть:

  1. Наличие плотно прилегающей к корпусу металлической крышки.
  2. Несмываемая маркировка, где указаны параметры давления, на которые рассчитан прибор.
  3. Универсальный присоединительный ниппель для часто употребляемых диаметров рукава (6,3 мм, 9 мм).
  4. Плотное прилегание всех уплотняющих деталей (прокладок) к соответствующим поверхностям. Обычно для проверки этого служит мыльный раствор, при нанесении которого на поверхность не должно образовываться воздушных пузырей
  5. Латунный корпус (сталь склонна к ржавчине).
  6. Удобный маховичок для перемещения регулировочного винта.
  7. Запасная прокладка (опционно может прилагаться также переходник на пропановые баллоны евростандарта, шведского или норвежского производства).
  8. Соответствие отечественным стандартам безопасности – ГОСТ 12.2.052 – 81.

В процессе выбора типоразмера пропанового редуктора учитывается также допустимый уровень внешних температур, при которых его использование не представляет опасности для окружающих. Обычно климатический класс данных устройств – УХЛ2, при котором допускается применение редуктора в диапазоне температур -25…+50°С. Для класса УХЛ (умеренный пояс) соответствующий диапазон составляет -15…+45°С. Коэффициент неравномерности передаваемого давления при этом не должен превышать ±0,15.

редуктор бпо-5-4

Важное значение для возможности применения редуктора является также и внешнее состояние устройства. Корпус пропанового редуктора не должен иметь поверхностных вмятин и царапин, не говоря уже о изменениях формы. То же касается и состояния контрольного манометра. Перед установкой в стационарное состояние манометр следует проверить на исправность путём подачи сжатого воздуха: если стрелка прибора неподвижна, редуктором пользоваться нельзя.

Читайте так же:
Клапан запорно регулирующий ручной

Приобретаемое устройство должно полностью согласовываться с техническими характеристиками агрегата, для работы которого оно предназначается. В частности, расход газа не может превышать эксплуатационные характеристики редуктора. При превышении давления на выходе у редуктора (по сравнению с номинальными показателями) автоматика управления основной техникой, как правило, выходит из строя, а сама техника отключается. Предельные значения используемого давления не должны более чем на 10% превышать допустимые значения для техники данного класса. Устройство должно обладать сертификатом соответствия по России.

Автоматический регулятор температуры газовой колонки

Мы живем на съёмной квартире, которая обладает одним очень неприятным свойством: в доме нет горячей воды, холодная вода нагревается на месте при помощи нагревателя (Водонагреватель Проточный Газовый — ВПГ), который расположен на кухне. Во время принятия душа если происходит очередной скачок давления — приходится голышом шлепать до колонки или звать кого-нибудь. Интегрировать полноценный «умный дом» возможности нет, поэтому решено было внедрить автоматическое регулирование нагревателя. К слову, довольно быстро нашел несколько похожих решений, например здесь, а значит проблема моя известна и решена в своем виде.

Модель ВПГ: Vector lux eco 20-3 (китай)
Давление воды: около 1.5 кгс/см² (давление низкое, нагреватель работает чуть выше допустимого предела)

Требования к решению

  • Простота
  • ПИД-регулятор или его подобие
  • Возможность выбора поддерживаемой температуры
  • Отображение текущих параметров
  • Решение вопросов безопасности устройства

Архитектура системы

  • Сервопривод (непосредственно в теле ВПГ)
  • Термодатчик штатный ВПГ
  • Блок усиления сигнала термодатчика и стабилизатор питания сервопривода (непосредственно в теле ВПГ)
  • Блок управления (внешний)

2. Сервопривод

Так как профессия у меня программная и механика всегда оставалась самой сложной частью — начать решил с неё. Надо сказать что к первому этапу долго не мог собраться, ВПГ очень боязно было трогать, но очередной перепадок давления вынудил меня начать.

Разобрав колонку и осмотревшись — нашёл места для установки сервомашинки TowerPro MG995, как-то давно заказанной «на сдачу» на aliexpress.

Для устранения люфта привода тяг сделал одну тягу подпружиненной. Люфт был полностью устранен, но выяснилась другая проблема — сервомашинка с моментом > 10 кг*см оказалась слишком дерзкой для ВПГ. При включении переходные процессы в электронике машинки вызывают рывок в рандомное положение и через пару холостых включений тяга оказалась погнутой! Силумин колонки точно не выдержит такого обращения. Так же вызывала нарекания геометрия качалки, которая была не на оси регулятора — что приводило к нелинейности регулировки. Финальный вид узла привода дросселя:

Узел переделан — использованы пружины от ВАЗ (от карбюратора — куплены в магазине автозапчастей) и качалка теперь на геометрической оси вала. Такая конструкция имеет небольшой люфт, но зато линейна в регулировке и может демпфировать бешенство рулевой машинки. Углы выставлены на оптимальные значения для регулировки в наиболее востребованных положениях регулятора.

Читайте так же:
Масляная горелка для печи

3. Блок датчиков ВПГ

Терморезистор ВПГ меняет своё сопротивление в пределах 20..50 КОм, использовать напрямую в качестве делителя проблематично — получим низкую точность измерения. Но как оказалась на практике — при повышении питающего напряжения до 12В можно без проблем получить приемлемый диапазон выходного сигнала — только использовать ОУ в режиме повторителя (при необходимости можно поменять коэффициент усиления) для изоляции делителя от нагрузки. Схема блока внутри ВПГ:

Делитель R2 и термодатчик колонки формирует сигнал с напряжением 1.4..4.96 В в полном диапазоне измерений (на практике — 20..60 градусов цельсия). Изначально разработал мостовую схему — которая может компенсировать уход источника питания, но была отброшена из-за того что источник питания влиял слабо, а первый пункт «ТЗ» был — «простота». Операционный усилитель обеспечивает развязку делителя и нагрузки. Стабилитрон D1 ограничивает выходное напряжение на уровне 5.1 В для случаев отсоединения датчика (в противном случае на выходе было бы 12В — что смертельно опасно для контроллера) — что схемой контроллера будет считаться безусловной ошибкой. Интегральный стабилизатор 7805 питает сервомашинку — решение неудачное, при стопоре машинки он ужасно нагревается и думаю может выйти из строя при клине привода (если не сработает встроенная защита). Более на этом блоке не буду заострять внимание.

4. Контроллер

Контроллер собран на базе ИМС Atmega8 в dip-корпусе.

Тактирование — внутренний осцилятор на 8 МГц. Питание — ещё один 7805 на плате. Индикация через стандартный LCD1602 дисплей. Схема блока:

Управление питанием блока осуществляется от колонки через транзистор — используя малогабаритное реле. Сигнал термодатчика (Контакт №4 разьема) имеет подтяжку на землю и при отсоединении датчика во время работы покажет очень высокую температуру — что приведет к уменьшению регулятора и не вызовет опасных ситуаций. Собранный блок:

4. Испытания и регулировка

Для отработки ПИД-регулятора была написана модель ВПГ на Qt. На ней были отработаны основные моменты и ситуации работы нагревателя — старт холодный/горячий, перепады давления. Для снятия характеристик был добавлен UART-разьем на плату контроллера, куда раз в секунду отправлялись данные о показателях — текущая температура, положение дросселя и т.д.

  • Очень большая инерция ВПГ от начала воздействия до реакции на термодатчике — порядка 30 секунд
  • Округление до градуса в микропрограмме контроллера — плохая идея, алгоритм может работать более точно

Результаты измерения и калибровки термодатчика, Зависимость можно считать условно-линейной:

Читайте так же:
Кованые кровати в интерьере спальни фото

Первые прогоны в программе отрисовки телеметрии от колонки:

(забыл на графики добавить легенду. Здесь и далее — красный — температура датчика, зеленый пунктирный — положение дросселя, синий — желаемая юзером температура)


Почти удачная регулировка


Удачные варианты коэффициентов


Неплохой вариант старта

Первые прогоны показали основные параметры системы, дальше уже не составило труда замерить их и настроить по ускоренной формуле, параметры подбирал долго и мучительно. Полностью от колебаний избавится не удалось, но колебания в пределах 1 градуса считаются приемлемыми. Принятый вариант:

В процессе подбора интегральый коэффициент пришлось полностью отключить, думаю что это из-за большой инерции системы. Итоговые коэффициенты:

5. Корпусирование

Устройство собрано в пластмассовом корпусе распределительной коробки.

И в таком виде работает.

6. Безопасность использования

Важный вопрос, которым задавался с самого начала.Пройдемся по основным пунктам.

Гальваническая развязка цепей колонки и регулятора

Что будет если блок питания 12В закоротит и на цепи датчика окажется 220 вольт? Не вызовет это подачу газа в колонку. Как оказалось — не вызовет — в колонке имеется два уровня подачи газа — электромагнитный клапан контроллера и механический клапан воды. Открыть только соленоид мало — газ не поступит без тока воды.

Отключение или отрыв датчика внутри ВПГ

При отключении терморезистора от блока внутри ВПГ на выходе будет генерироваться сигнал 0xFF (5.1В) что проверяется программой как ошибка, контроллер останавлиает выполнение программы, сервопривод выставляется на минимум.

Отключение или отрыв датчика от контроллера

В этом случае генерируется большая температура (подтяжка линии датчика к земле) что приведет к выводу привода в минимальное значение, что так же безопасно для юзера.

Электронно-механическая защита ВПГ

Цени защиты ВПГ остаются функционировать в штатном режиме, в случае кипения/перегрева/датчика тяги колонки штатные системы должны отключить её.

7. Файлы

Полный архив проекта доступен на github. В директориях проекта доступны результаты измерений, прошивка контроллера и можели бойлера на Qt.

Устройство современных газовых колонок

На данный момент в торговой сети можно приобрести бытовые водонагреватели двух типов:

  1. Наиболее распространенный вариант — газовые колонки с открытой камерой сгорания (атмосферные). В них воздух для горения газа поступает из помещения естественным путем, проходя через проем внизу аппарата и смотровое окошко.
  2. С закрытой камерой сгорания (иначе – турбированные или наддувные). Здесь воздух в зону горения нагнетается принудительно посредством вентилятора.

Сначала разберем устройство боле простых атмосферных колонок, состоящих из следующих основных элементов:

  • металлический корпус;
  • газовая горелка с запальником;
  • ребристый теплообменник с кожухом и змеевиком из меди;
  • автоматический газовый клапан с регулятором интенсивности горения;
  • механический водяной узел с предохранительным клапаном;
  • система розжига;
  • диффузор с патрубком на конце для подключения дымохода;
  • трубки для воды и газа, выходящие снизу и заканчивающиеся присоединительными штуцерами.

Системы розжига в колонках применяются нескольких типов: пьезоэлектрические и электрические от батареек, гидрогенератора или домовой электросети.

В диффузоре водонагревателя, где собираются продукты горения, установлен датчик тяги, соединенный проводами с газовым клапаном. Непосредственно в зону горения помещен датчик наличия пламени (ионизации), тоже связанный с этим клапаном. Ниже приведена схема, где подробно показано устройство атмосферной газовой колонки:

Читайте так же:
Колун для дров рейтинг

Как устроена колонка - схема расположения элементов

Сейчас вместо горящего фитиля все чаще используются запальные электроды, поджигающие газ электрическим разрядом

Теперь о том, как устроена турбированная версия водогрейной колонки с закрытой камерой сгорания. По конструкции она схожа с атмосферной, но имеет следующие отличия:

  1. Вместо обычной горелки с ручным управлением устанавливается ступенчатая либо модуляционная, меняющая интенсивность пламени в автоматическом режиме.
  2. Воздух для горения подает вентилятор, чья производительность регулируется контроллером (электронным блоком).
  3. Система розжига – полностью автоматическая, действующая от электросети или гидрогенератора.
  4. Устройством колонки предусмотрено поддержание нагрева воды на установленном уровне (например, до 60 °С). За этим следит отдельный датчик температуры, связанный с контроллером.

Схема турбированной газовой колонки изображена на рисунке:

Водонагреватель с турбиной

В таких аппаратах все функции полностью автоматизированы, а желаемая температура воды выставляется на ЖК-дисплее

Рекомендации по эксплуатации газового редуктора

Основным условием безопасной эксплуатации автомобиля на газе является герметичность соединений системы. Нарушение этого условия сопровождается запахом газа: его появление является серьезным сигналом к немедленной остановке пользования системой. Решение проблем с ГБО лучше доверять только специалистам.

Газобаллонное оборудование необходимо планово обслуживать. Замену фильтров рекомендуется осуществлять каждые 15 тысяч километров. Тогда же следует выполнять проверку герметичности и проводить регулировку настройки системы. Газовые форсунки требуют чистки каждые 30 тысяч километров, а газовый редуктор придется разбирать каждые 60 тысяч, чтобы проверить мембрану газового редуктора и заменить ее в случае необходимости.

Что такое коробка типтроник можно узнать из обзора TopGears

Не рекомендуется раскручивать мотор на газе свыше 5 тысяч оборотов — это грозит перегревом деталей. Однако сегодня ряд производителей оснащают свои агрегаты продуманными алгоритмами, которые при раскручивании двигателя до более чем 4 тысяч оборотов автоматически переключают систему на бензин.

Ремкомплект газового редуктора – это то, что должен иметь каждый автолюбитель, который использует ГБО.

В первую очередь, речь идет о мембранах и уплотнителях, которые имеют непосредственное значение для корректной работы редуктора, однако со временем они имеют свойство изнашиваться. Замена ремкомплекта газового редуктора позволяет избежать дальнейших проблем с работой этого устройства. То есть именно качественный ремкомплект способен значительно продлить срок его эксплуатации.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector