9.5. Автоматические устройства безопасности и регулирования

Одно из серьезных преимуществ газового топлива — возможность автоматического контроля и регулирования процессов сжигания газа. Устройства автоматического регулирования и безопасности могут применяться как совместно, так и раздельно.

Автоматические устройства, применяемые в газовых приборах и аппаратах, по-своему назначению подразделяются на группы:
• устройства регулирования;
• устройства, обеспечивающие удобство пользования;
• устройства, повышающие надежность, безотказность и долговечность работы аппаратов;
• устройства безопасности.

Большинство устройств автоматики или их комплексы служат средствами повышения безопасности и могут относиться к последней группе устройств. Все эксплуатируемые газовые приборы снабжены такими устройствами.

Автоматические устройства бытовых газовых плит. В современных моделях газовых плит предусматриваются автоматическое зажигание горелок, терморегулирование духового шкафа, контроль пламени, подсветка. Для автоматизации розжига широко применяется система пьезозажигания, принцип действия которой основан на пьезоэффекте — генерировании высоковольтных импульсов малой длительности.

Пьезокерамическое устройство, применяемое для газовых плит, состоит из общего корпуса, в котором установлены пьезоэлемента в изолирующей обойме. В этом же корпусе установлен боек с пружиной, взводимой при повороте ручки крана. При повороте крана боек ударяет по торц пьезоэлемента, вызывая импульсы тока напряжением 10–15 кВ, достаточными для получения искрового разряда в разряднике, установленном у зоны пламени горелки. Наилучший эффект дает использование пьезозажигания на горелке с верхним пламенем управления, где за счет наличия
кольцевой зоны горючего газа не требуется ориентировать огневые отверстия горелки по оси искрообразования. Этот же способ применяют и для переносных зажигалок разовых плит.

Автоматика контроля пламени представляет собой систему термопар, устанавливаемых у зоны пламени горелок датчика и связанных о электромагнитным клапаном, встроенным в кран горелки. Спай термопары, устанавливаемой у горелки, возбуждает при нагреве термо-ЭДС, передаваемую электромагниту, связанному штоком с подпружиненным клапаном, перекрывающим вход в газовый кран.

Клапан при разжигании открывается осевым нажатием на рукоятку крана и в процессе работы горелки клапан электромагнитом удерживается открытым. При охлаждении спая термопары и снижении термо-ЭДС в случае погасания горелки пружина возвращается в закрытое положение.

Хромель-копелевая термопара при нагреве до 400–500°С обеспечивает термо-ЭДС до 15 мВ.

Автоматическое регулирование подачи газа на газовые горелки в зависимости от температуры нагрева духового шкафа осуществляется благодаря большей разнице в коэффициентах объемного расширения Кv при нагревании: у латуни 19•10-6, у сплава инвара ~0. Работа терморегулятора осуществляется по принципу пропорционального действия. До зажигания горелок духового шкафа его температура равна температуре помещения, и клапан открыт.

Дилатометрический терморегулятор представляет собой трубчатый стержень дилатометра, введенного в зону духового шкафа. За счет линейного расширения при нагреве этот стержень толкает подвижной клин и передает усилие толкателю. Последний перемещает подпружиненный клапан, регулируя подачу газа на горелку. Терморегулятор встроен в газопровод горелки и настраивается на заданный режим рукояткой, выведенной на лицевой щиток плиты. Терморегулирование выполняют в диапазоне 150–350°С по градуированной шкале.

Автоматические устройства газовых проточных водонагревательных аппаратов. Эти устройства отключают газовый тракт при недостатке или отсутствии протока воды и подачи газа. Ранее устройство розжига для водонагревателей не предусматривалось, хотя наличие запального пламени позволяло осуществлять автоматический розжиг основной горелки в процессе пользования при включении и выключении водоразбора.

Устройства автоматического отключения подачи газа при отсутствии тяги чаще всего работают на основе электромагнитного клапана с термопарой (см. выше).

Автоматические устройства газовых отопительных аппаратов (емкостных водонагревателей с водяным контуром). Эти аппараты оснащаются устройствами для отключения газового тракта при отсутствии подачи газа и разрежения в дымоходе. Дополнительно они оборудуются автоматикой регулирования температуры теплоносителя (воды). Принципиально автоматические устройства безопасности не отличаются от применяемых в проточных водонагревателях.