Как отрегулировать газовую колонку

Как отрегулировать газовую колонку

Потребность установить колонку может возникнуть по множеству причин. Однако каждый владелец прибора сталкивается с типичной проблемой: неверная настройка газовой колонки на этапе подключения приводит к неправильной работе. В итоге ожидаемые результаты не оправдываются, а дальнейшее использование устройства приводит к неисправностям. Производители бытовых приборов пытаются обойти эту проблему, предусматривая систему автоматической настройки. Очевидное решение не возымело эффекта: не каждый покупатель готов переплачивать за сложную технику с непонятным принципом функционирования. Многие предпочитают потратить некоторое время на то, чтобы узнать, как самостоятельно настроить газовую колонку.

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.

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:

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.

Видео описание

С чего надо начинать ремонт газовых колонок – простейшие причины поломок показаны в этом видео:

Слишком слабый напор воды

В требованиях к эксплуатации газового оборудования указано, при каких условиях можно эксплуатировать устройство и что нужно для его нормальной работы. Если напор слабый, то водонагреватель не включится и это не значит, что он вышел из строя. Проблема связана с несоблюдением технических условий. Для нормализации работы можно воспользоваться накопительным баком и повышающим насосом.

В автоматических теплогенераторах при низком давлении не работает водяной узел. Это связано с особенностями строения и работы элемента. Во внутренней части находится мембрана. Она разделяет на две полости, внутри одной из них есть шток, который отвечает за регулировку подачи газа. Чтобы стержень начал двигаться, на него должна надавить мембрана. Если напор воды в трубах низкий, шток остаётся неподвижным и искра отсутствует, поэтому и газ не подаётся на горелку.

Почему не зажигается газовая колонка?

Газовая колонка сложное техническое оборудование, для выявления неисправности требуется понять причину по которой колонка не зажигается. Ниже на основании неисправности вы можете узнать где искать причину поломки, а так же способы ее устранения.

Не зажигается запальник (пъезо поджиг)

Запальник может отличаться в зависимости от того, работает колонка от батареек или от пъезо-розжига. Если колонка работает от пъезо поджига, то нужно искать причину в нем.

Запальник загрязнен

Причины: Многие колонки которые не используют элементы питания, зажигаются с помощью пъезо-розжига. Колонка не зажигается потому что запальник загрязнен, и через него не может пройти газ.

Решение: Что бы избежать или устранить данную проблему требуется почиститить трубку запальника или подающей газ форсунки. Когда будете зажигать запальник удерживайте подачу газа не менее 30 секунд.

Не зажигается запальник (авто поджиг)

Запальник может отличаться в зависимости от того, работает колонка от батареек или от пъезо-розжига. Если колонка работает от батареек, то искра дается на датчик пламени только в момент открытия крана горячей воды. Если искра не подается, то неисправности могут быть следующие:

Сели батарейки

Причины: В современных колонках используются элементы питания LR-20 (размер D). Если колонка не дает заряд на горелку, то скорее всего сели батарейки или они установлены не правильно. Иногда колонка продолжает искрить, но батарейкам не хватает мощности для работы блока управления(мозгов).

Решение: Если колонка не зажигается, в первую очередь нужно убедиться в том, что батарейки стоят правильной стороной и они исправны.

Неисправна свеча

Причины: Свеча могла выйти из строя и переставать давать разряд.

Решение: Убедитесь что свеча хорошо закреплена. Иногда она может упасть на горелку, расстояние от свечи до горелки должно быть около 5 мм. Проверьте свечу прежде чем ее менять, для этого отсоендините свечу и датчик наличия пламени и поменяйте их местами. Тогда с датчика наличия пламени должна идти искра при открытии крана горячей воды. Если это так, то купите и замените ее.

Неисправна цепь или датчики

Причины: Если цепь обрывается, то система безопасности не даст включаться колонки. Контакты могли окислиться при повышенной влажности, сгнить или просто прийти внегодность от времени.

Решение: Проверьте цепь, разомкните и сомкните все клемы внутри колонки, особое внимание уделите датчикам безопасности. Датчик тяги и датчик температуры на выходе из колонки.

Микровыключатель

Причины: Микровыключатель мог перегореть или на него могла попасть влага, из-за чего он и вышел из строя

Решение: Данный датчик подлежит замене в случае неисправности. Проверьте его работоспособность, на разных моделях, он либо нажимается, либо наоборот отжимается в процессе работы. Колонка должна подавать непрерывно искру при его работе. Если ничего не происходит, он подлежит замене.

Блок управления

Причины: Блок управления отвечает за подачу импульса на свечу

Решение: Если все предыдущие шаги не дали результата, то в этом случае нужно менять блок управления. Предпосылом о его некорректной работе могут быть не корректно работающий циферблат.

Запальник горит, но горелка не зажигается​

Неисправность связанна с газо-водяным узлом или отсутствием достаточного напора воды. Колонка для корректной работы требует напор воды, который проходя через водяной узел толкает шток, который давит на газовый узел, благодаря чему подается газ на горелку.

Засор в системе водоснабжения

Причины: Забилась сетка при входе или выходе воды из газовой колонки. Засорились аэраторы в смесителях. Трубы в связи с износом перестали пропускать минимальное давление воды, которое необходимо для работы колонки.

Решение: Проверьте аэраторы на смесителях, возможно они препятствуют проходу гоячей воды на выходе из-за чего уменьшается напор. Перекройте воду и отсоедините шланг или трубу от водяного узла газовой колонки(подача холодной воды) проверьте сетчатый фильтр. Если сетчатый фильтр забит, то его необходимо снять и прочистить. Если сетчатый фильтр не забит, направте шланг или трубу в емкость, откройте кран подачи воды и тем самым проверте напор. Если напор воды был всегда хорошим, а теперь стал плохим, то причина не в колонке, а в общей системе водоснабжения. Потребуется либо чистить трубы, либо их менять.

Неисправен водяной узел

Причины: В водяном узле присутствует мембрана которая от давления воды открывается и закрывается. Она могла порваться в процессе использования и как следствие пропускает воду без препятственно.

Решение: Снимите водяной узел с газовой колонки. Разберите его сняв с него крышку, там находиться мембрана. Осмотрите мембрану на наличие дефектов (разрывы, деформация). Поврежденную мембрану необходимо заменить. Рекомендуем приобретать мембрану силиконовую, так колонка проработает дольше.

Не двигается шток

Причины: Так же неисправность может быть связанна со штоком. Если шток не двигается, то газ не будет подан на горелку и колонка будет не зажигаться.

Решение: Заглянув под колонку на газо-водяном узле Вы можете увидеть шток, который перемещается в процессе работы колонки. Если при открытии крана горячей воды шток не меняет положение, то он требует замены.

Как проверить тягу газовой колонки

Поскольку дымоход и хорошая тяга нужны агрегатам с открытой камерой сгорания, то речь пойдет именно о них. Турбированные водонагреватели выталкивают продукты сгорания принудительно и в классическом дымоходе не нуждаются. Надо сказать, что все современные атмосферные колонки оснащены автоматикой безопасности, не позволяющей пуск устройства при отсутствии тяги или отключающей подачу газа в случае, когда она исчезает во время работы.

Вообще, для проверки тяги нужно специальное измерительное устройство, каким пользуются профессиональные печники. Они позволяют не просто определить наличие движения воздуха в трубе, но и вычислить силу тяги. Понятно, что у рядового обывателя никаких приборов нет, арсенал проверки ограничивается двумя способами:

• сняв горизонтальный участок дымохода со входа в шахту, прилепить к стене над проемом полоски бумаги. Если шахта работает хорошо, то полоски будут затягиваться внутрь;
• чтобы проверить тягу газовой колонки без всяких разборок, надо зажечь спичку или палочку и держа ее в вертикальном положении, поднести к смотровому окошку на передней панели. Пламя должно заметно отклониться в сторону щели;

Важно. Очень часто дымоход пребывает в полном порядке, а тяги нет из-за того, что в комнату перекрыт доступ приточному воздуху. В этом легко убедиться, открыв во время проверки окно. Положительный результат укажет вам на то, что в помещении нужно организовать вентиляцию.

Автоподжиг

Очень удобный метод розжига. Его используют более современные модели водонагревателей. Перед началом работы нужно установить батарейки в колонку, а затем просто нажать кнопку включения. Сам агрегат при этом не меняется, он просто пребывает в ожидании. Как только откроется кран, батарейки сразу обеспечат поджиг горелки, а колонка начнёт греть воду. После закрытия смесителя горелка потухнет, а устройство возвращается к ожиданию. Такие агрегаты способны работать со средним давлением.

Как правило, высокопроизводительные водонагреватели с принудительным удалением дыма оснащены автоподжигом, который немного отличается от вышеописанного. О необходимости розжига сообщает турбинка, которая начинает крутиться после открытия крана. Поджиг осуществляется с помощью электросети. Перед началом использования колонки, надо подключить её к сети и нажать кнопку включения. Устройство будет находиться в ожидании, пока не откроется кран. Тогда вода, которая проходит через колонку раскрутит гидрогенератор, подающий сигнал о необходимости включить горелку, а также вентилятор. После закрытия смесителя горелка потухнет.

Важные советы

Перед поездкой в отпуск или в связи с другим мероприятием, из-за которого колонка не будет использоваться на протяжении долгого времени, стоит выключить её. Чтобы это сделать в устройствах с пьезоподжигом, выключатель перемещают налево, а в остальных приборах нажимают кнопку выключения. Желательно также перекрыть газовый кран.

Включая газовый водонагреватель после долгого перерыва, нужно учитывать, что он может загореться не сразу. Подобное случается в результате застоя газа в трубе, которая находится внутри колонки. Чтобы выгнать газ, надо проделать процедуру включения хотя бы 5 раз. После этого аппарат будет работать стабильно.

Обзор: как включить газовую колонку

Практически все современные модели характеризуются наличием основных обязательных элементов, представленных:

• узлом с газовым оборудованием;
• узлом подключения воды;
• системой дымовыводящих соединений;
• электрическими приборами.

В зависимости от конструктивных особенностей, включение газовой колонки от разных производителей может незначительно варьироваться.

Bosch

Немецкий производитель сопровождает реализуемое оборудование интуитивно понятной инструкцией.

Все модели с индексом «В» в названии оборудованы электрическим розжигом.

Перед запуском требуется открыть вентили воды и газа, а также проверить наличие батареей типа R с показателями мощности 1,5В.

Включение оборудования осуществляется нажатием кнопки включения, которая расположена на лицевой панели.

Все газовые колонки «Нева» реализуются уже полностью настроенными на определенный тип топлива и газовое давление.

Для включения потребуется выполнить установку батарейки LR20 с напряжением 1,5В в батарейный отсек, после чего открываются запорные вентили перед прибором, а тумблеры переводятся в минимальное положение.

Ручка регулятора газа на лицевой панели переводится в положение «Розжиг», утапливается до предела, после чего нажимается кнопка включения.

Electrolux

После визуальной проверки всех соединений у вашей модели Электролюкс на предмет отсутствия протечек открывается кран и немного сливается вода.

Затем открывается вентиль газа, что сопровождается характерным звуком попадания газовой струи внутрь системы.

Давление должно составлять порядка 0,15-10 атмосфер. Чтобы вода стала немного горячее, потребуется понизить водяной поток.

Астра

Горелка у газовой колонки этой модели расположена под центральным штуцером.

Это не самый удобный в эксплуатации вариант водогрейного оборудования.

Чтобы включить устройство следует отодвинуть ручку влево, нажать кнопку включения и, удерживая ее в этом положении в течение нескольких секунд, поджечь запальник.

Junkers

Правила включения водогрейного оборудования, выпускаемого под этой маркой, напрямую зависят от особенностей модели.

При маркировке «Р» применяется пьезорозжиг, при котором показатели мощности и водяной напор регулируются ручками на передней панели.

Маркировка «В» предполагает розжиг от батареек и автоматический режим работы.

Особенностью моделей с маркировкой «G» является автоматический розжиг системой Нydrо Роwer.

О типах и характеристиках газового котла Беретта читайте в нашем новом материале.

О различных причинах затухания газовых котлов смотрите тут.