Запальник для ОКВР-20

Схемы / Прочие схемы
Administrator
1 374
13-04-2017, 23:08
0

Данный запальник, в отличие от испытываемых других образцов, имеет простую схему, надежен в работе, параметры разряда и частота вспышек искры регулируются просто и в необходимом направлении. Кроме поджига газа искра может поджигать даже тонкую бумагу.

Когда 8 лет назад модернизировали котельную завода в гЛадыжин (введение возможности работать на газе кроме штатной работы котлов на мазуте), возникла проблема запальников для газового факела. К этому моменту неиспользуемые при работе на мазуте штатные запальники были потеряны, а купить можно было лишь изделия кооперативов. Пришлось разработать свою схему, которая оказалась очень простой и в то же время обладала следующими свойствами:

импульсы тока, потребляемого из сети, имели небольшую амплитуду;

КЗ схемы запальника не имело неприятностей для схемы управления котлом (не "вырубалась" схема управления, не обгорали контакты реле);

искра на выходе устройства была "жирная", поджигала даже тонкую бумагу;

параметры разряда можно было легко регулировать, подстраивать под различные катушки зажигания;

схема содержала небольшое количество элементов.

Обычные схемы запальных устройств содержат отдельные узлы накопления энергии в конденсаторе и запуска разряда, часто схема нагружает сеть 220 В мощными импульсами.

После перебора имеющихся схем и конкретных изделий мы вышли на свою концепцию - заряжать конденсатор через балластный резистор, ограничивающий импульс тока 0,5 А. Конденсатор применили низковольтный (недефицитный!), при достижении на нем величины, определяемой стабилитронами VD3, VD4 (рис.1), на управляющий электрод УБ1 отводится "лишний" ток заряда конденсатора С1. Таким образом, не допускается перезаряд С1 выше рабочего напряжения, и запускается тиристор VS1 - происходит запитывание первичной обмотки катушки зажигания Т1 импульсом тока (Т1 на 6/12/24В авто/мото).

Для принятых в системах электронного зажигания (и запальников тоже) параметров накопительного конденсатора 1 мкФ, 400 В (заряд производится до напряжения примерно 310 В) нас не устроила "сила" искрового заряда. Здесь употребляется термин "сила" искры, поскольку величина энергии, запасенной конденсатором, не определяет однозначно воспламеняющую способность разряда. Рассмотрим вольт-амперную характеристику газового разряда (рис.2). Участок "Н" (штриховая линия) - несамостоятельный разряд, поддерживаемый имеющимися в воздухе ионами, которые образовались от действия радиационного фона, температуры, ультрафиолетовых лучей.

Точка "П" (пробой) - зона напряжений, при которых нагрев зоны разряда электрическим током приводит к созданию такого количества пар ионов различных знаков заряда, которое позволяет заряду не прекращаться. Эта область точек характерна невысокой стабильностью (величина "пробойного" напряжения зависит от температуры, атмосферного давления, состава газовой смеси). Применительно к проблеме запальника важно дать в зону разряда напряжение, явно превышающее напряжение пробоя.

Участок характеристики "Д" (дуга) характеризуется низким напряжением и большим током. Каждый знает, что энергия, выделяемая в сварочной дуге, намного превышает ту, которая необходима для поддержания разряда.

Промежуточная область характеристики "И" (искра, движения "по стрелке") - повышение силы тока в зоне разряда и увеличение тепловой отдачи искры.

Обратим внимание на некоторое несоответствие: при расчете энергии и заряда конденсатора мы учитываем напряжение на конденсаторе, а в характеристике газового разряда рассматриваем напряжение на газовом промежутке (т. е. после повышающей обмотки Т1). Такой учет приводит к изменению масштаба напряжений. Для практики важно знать, что Т1 - катушка зажигания необходима для преобразования напряжения в десятки, сотни вольт, киловольты (иначе пробой газа осуществить невозможно); напряжения на входе и выходе Т1 связаны через коэффициент трансформации.

Режим питания Т1 в зависимости от С1 дан в таблице.

Если мы упомянем, что длина искры в нашем запальнике сравнима с сантиметром, станет ясно, объем прогретого искрой газа довольно большой!

А теперь рассмотрим еще раз схему рис.1.

Балластный резистор R1 имеет такие параметры, что при замыкании проводников, идущих к схеме запальника, он выдержит нагрев сетевым напряжением.

Диод У01 установлен внутри блока запальника, чтобы пропустить к конденсатору С1 "плюсовые" полуволны питающего тока и в то же время не позволить напряжению конденсатора попасть в питающий провод (после снятия сетевого напряжения можно прикасаться к резистору R1). Напряжение заряжаемого конденсатора приложено к силовым выводам тиристора УБ1 и последовательно с ними включенной первичной обмотке Т1. При достижении конденсатором напряжения "пробоя" стабилитронов VD3, VD4 включается тиристор УБ1.

Импульс тока запитывает первичную обмотку Т1, повышенное вторичной обмоткой напряжение подводится к искровому промежутку - происходит пробой газа и прогрев искрового промежутка энергией, запасенной в С1. Диапазон применяемых катушек зажигания был широким - от "больших" катушек на 24 В до мотоциклетных 6-вольтовых. Чтобы не было проблем при замене катушки Т1 в схему введены два стабилитрона VD3, VD4 и "заготовлено" место для перемычки. При разомкнутой перемычке разряд происходит при напряжении на С1 в 160 В, а при замкнутой - 80 В. Следует заметить, что проблем с заменой катушек не было - искра всегда хорошая, поэтому параметры заряда (см. нижнюю строчку таблицы) мы не использовали.

Приведены эти данные для того, чтобы было ясно, в каком направлении нужно идти для получения более мощной искры для поджига газа.

Диод VD2 в схеме нужен для устранения воздействия мощных импульсов обратной полярности на управляющий электрод тиристора! Резистор R2 обязательно необходим для разряда конденсатора С1 после отключения запальника от сети!

Можно изменить схему балластной части запальника (рис.3). Лампа НИ служит ограничителем тока заряда С1 и в то же время сигнализатором режима работы запальника. Вспышки лампы соответствуют разрядам на "искру", а постоянное свечение - замыканию какого-то участка схемы. Резистор R1 облегчает режим работы лампы НИ.

При таком построении схемы и подборе ее элементов надежность работы оказывается хорошей. Однажды при эксплуатации запальников выходил из строя диод VD1 после... заливания схемы большим количеством кипятка!

После длительной эксплуатации схемы самого простого и надежного в СНГ запальника хочется громко спросить: "Почему в схемах электронных систем зажигания так часто применяют параметр разряда из первой строчки таблицы?" Только раз мне встретилась схема с зарядом накопительного конденсатора до 100 В! Ответ простой. Почти все пытаются решить проблему. как все.

На рис.4 показана схема управления левым и правым запальником и соответственно левым и правым пневмопереключателем, который подает газ на запальник.

Питается схема напряжением "разрешение розжига" из схемы КИП (продувка котла произведена с необходимой длительностью, нарушений параметров котла нет). Сигнальная лампа 3 сигнализирует о разрешении розжига.

Для розжига левого факела необходимо кратковременно нажать БВ1, при этом реле К1 станет "на подхват" и включит своими контактами реле во время розжига КТ1 (выдержка 45.90 с), а также подаст питание на пневмопереключатель Y1, открывающий подачу газа на запальник. Одновременно напряжение подводится к схеме левого блока искрообразования (рис.1). Питание блока искрообразования взято из точки, которая питает катушку реле К1. В случае неисправности реле К1 или схемы питания пневмоклапана искра будет проходить, а газ подаваться на запальник не будет: взрывоопасная смесь образовываться не сможет. Розжиг производится двумя машинистами котла, один из которых визуально проверяет горение факела запальника, а другой открывает задвижку на трубопроводе питания котла. При нарушении процесса розжига задвижку питания котла закрывают и прекращают розжиг кнопкой ББЭ - реле К1 "отпадает", питание блока искрообразования и пневмоклапана выключается.

В случае нормального розжига реле времени КТ1 по прошествии времени, заведомо достаточного для розжига, своими зависимыми от времени контактами разрывает цепи питания схемы розжига, все обесточивается, как и в случае нажатия кнопки ББЗ.

Работа узла правого запальника происходит аналогично.

Блок питания пневмопереключателей с катушками на 48 В содержит понижающий трансформатор с обмоткой 36 В, выпрямительный мостик, два накопительных конденсатора (для надежности) и защитный резистор R3. При срабатывании контактов реле К1 или К2 максимальное выпрямленное напряжение подводится к катушкам пневмоклапанов, пневмоклапаны резко срабатывают. После этого напряжение на катушках немного понижается вследствие падения напряжения на R3. Короткое замыкание цепей 48 В приведет к перегоранию резистора R3, а более "неж

ные" диоды мостика останутся целыми, и обмотка трансформатора не окажется перегруженной КЗ.

При изготовлении собственно запальника ("огнедышащей" трубы) важно учесть следующее: стальная (а лучше нержавеющая) труба-корпус должна иметь максимально возможный диаметр (по отверстию в дверке котла), внутри трубы не должно быть выступов, желательно отполировать трубу изнутри, чтобы не провоцировался разряд внутри трубы;

высокое напряжение подводится в зону разряда по стержню диаметром 5...6 мм (отполировать), на концах этого стержня нарезана резьба;

стержень следует изолировать от трубы незагрязненной керамической трубкой подходящего диаметра.

Перечисленные условия надежной работы узла факела найдены путем ошибок. Так, например, одну из труб мы выполнили сваренной из двух частей - никакая полировка и керамическая изоляция не помогали устранить "пробои" разряда внутри трубы!

Высокое напряжение подводится с торца к центральному стержню, изолированному от трубы эбонитом. На противоположном конце стержня закреплен разрядник - в простейшем случае гайка без граней с одним-двумя усиками из сварочных электродов (подгибанием регулируется зазор между разрядником и наружной заземленной трубой в пределах 5.12 мм). Высоковольтный провод имеет 4-слойную изоляцию - провод от систем зажигания с двойной изоляцией, на который надеты две изолирующие трубки (ПВХ и "медицинская").

Газ от пневмоклапана подводится по "кислородному" шлангу (с нитью) к штуцеру, а дальше - резьбовое соединение с металлом корпуса запальника. В резьбовом соединении на прокладках установлена металлическая шайба с калиброванным отверстием (подбирается при наладке от 0,5 до 1,5 мм). Таким образом, газ под давлением 0,3 МПа подводится к узлу запальника, и перед трубой запальника его давление понижается с помощью калиброванного отверстия. Это повышает безопасность и позволяет быстро перестраивать режим факела запальника.

В месте выхода факела на трубу с помощью резьбового соединения крепят насадку немного большего диаметра. Торец трубы "держит" изолирующую шайбу из фторопласта, сквозь которую проходит штырь-электрод. Сквозь зазоры между шайбой, стенками трубы и центральным электродом прорывается газ. В насадке под углом сверлят отверстия, чтобы поток газа "захватывал" воздух снаружи запальника, и эта смесь через 2.5 см попадала в зону разряда высокого напряжения. Дальше горящий факел "бьет" в зону поступления газа из основной горелки. Так происходит розжиг. После завершения розжига запальник немного удаляют от горелки (на себя), чтобы уменьшить его нагрев.

На рис.5 показана схема разреза механической (слесарной) части запальника, где 1 - гайка (эбонит) герметичная; 2 - труба (нержавейка или сталь); 3 - штырь; 4 - изолирующая шайба; 5 - насадка; 6 - гайка со штырями-разрядниками.

Эскиз не совсем точно отражает конструкцию, поскольку "творилось" изделие довольно давно, завод долго простаивает, а точные чертежи есть только в описании рацпредложения (в архиве).

Несмотря на тяжелые испытания, запальник, когда его включают, надежно поджигает свой маленький газовый факел, а от него легко зажигается основной газовый или мазутный факел основной горелки. Как и полагается, запальники установлены на двух нижних горелках котлов, а верхняя (третья) горелка поджигается от нижних горелок, если необходимо увеличить производительность котла.

стержень следует изолировать от трубы незагрязненной керамической трубкой подходящего диаметра.

Критики могут упрекнуть за некачественный эскиз, на это можно оптимистично ответить, зато конструкция работает надежно. А сегодня, спустя 8 лет после внедрения запальника не все большие котлы энергетики зажигаются от подобных устройств. Нередко их поджиг производят "дедовским" способом, с помощью "квача" (это слово употребляют котельщики).

Обсудить на форуме