Для чего нужен экономайзер котла и можно ли сделать своими руками

Назначение экономайзера

В тот момент, когда заслонка почти полностью открыта, автомобильный мотор испытывает максимальные нагрузки, а значит, для их преодоления ему требуется большее количество бензина, чем во время работы на обычных режимах. При этом и начинает работать экономайзер, топлива на образование смеси поступает больше, и смесь становится обогащенной. Его назначение и устройство, а также для чего нужен экономайзер, становится понятно из рисунка:

Дроссельная заслонка карбюратора через тяги и рычаги связана со специальным клапаном. Когда она полностью открыта, это вызывает его срабатывание, и дополнительное количество бензина, проходя жиклер экономайзера, идет на образование ТВС. Такое поступление топлива вызывает обогащение смеси и обеспечивает работу мотора при повышенной нагрузке. Когда отпускается педаль газа, заслонка прикрывается, пружина закрывает клапан и работа экономайзера прекращается.

Конструктивно устройство экономайзера может быть выполнено различными способами, конкретную реализацию их затрагивать не будем, т.к. для карбюратора после появления контроллеров впрыска история развития закончилась.

Как работает карбюратор

Понять его принцип работы поможет приведенный рисунок.

Это самый простой вариант карбюратора, можно сказать, только поясняющий его устройство и основную идею. Бензин находится в поплавковой камере на постоянном уровне, который поддерживается работой игольчатого клапана. Через воздушный фильтр воздух всасывается в цилиндры двигателя. Он проходит смесительную камеру, благодаря имеющемуся там сужению, в этом месте создается разрежение по отношению к поплавковой, в которой поддерживается уровень атмосферного давления.

Из-за возникшей разницы давлений в смесительную камеру попадает горючее. Проходя через жиклер, оно разбивается на мелкие капельки, испаряется и смешивается с воздухом, вследствие чего образуется ТВС, поступающая в цилиндры мотора. Соотношение между этими компонентами зависит от положения заслонки карбюратора, связанной с положением педали акселератора. Чем сильнее на автомобиле она нажата, тем больше открыта заслонка, выше степень разрежения и больше бензина поступает на образование смеси.

Статья в тему: Советы по обклейке винилом автомобиля

Диагностика и ремонт ЭПХХ

Как проверять основные системы карбюратора, снимать его с впускного коллектора и сливать топливо, читайте в статье (Карбюратор). Также внимательно прочитайте статью (техника безопасности для ремонта и обслуживания автомобилей), это поможет вам избежать возгорания топлива.

Заменить ЭПХХ или прочистить его жиклер можно без снятия карбюратора. Снимите воздушный фильтр, отсоедините провод от экономайзера и выкрутите его из корпуса карбюратора. Снимите жиклер с пластикового привода и промойте. С помощью двух проводков присоединяйте ЭПХХ к аккумулятору, если привод втягивается больше, чем на 5 мм, экономайзер исправен. Если нет, его необходимо заменить. Не забудьте продуть всю систему холостого хода. Для этого прысните в отверстие для установки ЭПХХ очиститель карбюратора и через 1 минуту продуйте с помощью компрессора.

Любые работы, связанные с ЭМР, проводите только на снятом карбюраторе, слив с него топливо. Положите нижнюю часть карбюратора на чистый стол и открутите 3 винта крепления крышки и диафрагмы. Снимите крышку и дифрагму, не потеряйте пружинку. Снимите шланг вакуумного регулятора опережения зажигания и наденьте его на клапан. Попытайтесь всосать воздух через этот шланг. Если клапан исправен, то воздух не пройдет. Если воздух проходит, клапан необходимо заменить.

Завод ДААЗ, основной поставщик карбюраторов для автомобилей ВАЗ, не выпускает запасные клапаны, поэтому его придется либо снимать с другого карбюратора, либо использовать продукцию других производителей. Чтобы снять клапан, потребуются плоская отвертка и паяльная лампа. С помощью паяльной лампы нагрейте нижнюю часть карбюратора до температуры 100–120 градусов и утконосами вытащите клапан из седла. Не перегревайте карбюратор. Когда карбюратор остынет, обязательно прочистите все каналы ЭМР. Перед установкой нового клапана нагрейте карбюратор до 80–90 градусов. Затем вставьте новый клапан и легкими ударами через оправку, внутренний диаметр которой чуть-чуть больше разрезанной трубки клапана, запрессуйте его на место. Когда карбюратор остынет, установите новую мембрану, пружинку и крышку ЭМР. Закрутите винты и соберите карбюратор, после чего установите его на место.

Принцип работы экономайзера

Свое название это устройство получило от английского «economize» — «экономить, сберегать». Впервые экономайзер был применен в 1893 году, когда устройством предварительного нагрева был оснащен паровой котел. С тех пор экономайзер стал почти обязательным элементов водогрейной установки.

Принцип работы этого прибора идентичен принципу работы парового или водяного котла – нагрев проточной воды в замкнутом контуре. Правда, если в обычном котле вода нагревается в водяной рубашке, в которой находится топка или в теплообменнике над горелкой, то для нагрева теплоносителя используются продукты горения. Проще говоря, в экономайзере используются продукты горения топлива, имеющие высокую температуру, но при этом уже покинувшие объем котла.

Вторым важным отличием экономайзера от нагревательного котла выступает назначение. Водяной или паровой котел нагревает воды и подает ее дальше в систему отопления или горячего водоснабжения. Экономайзер предназначен только для предварительного нагрева воды перед подачей ее в контур водяного котла.

Важность этого момента заключается в том, что при работе системы отопления, после того как теплоноситель пройдет по системе труб и радиаторов и отдаст тепло при попадании в котел он охлаждается до 42-50 градусов Цельсия. После чего требуется затраты топлива и энергии до повышения температуры теплоносителя до стандартных 80-90 градусов (речь идет об автономных системах отопления частных домов)

При включении в систему отопления, экономайзер котла, используя горячие отработанные газы из камеры сгорания или топки, повышает температуру воды до 50-55 градусов перед подачей ее в котел. Такой прибор позволяет почить чистую экономию до 15% энергоносителей и повысить эффективность работы до 15%.

Что из себя представляет экономайзер для котла

Экономайзер котла (утилизатор теплового выхлопа) – это теплообменный агрегат, который повышает КПД устройства за счёт уже отработанной энергии.

Так выглядит стандартный простой экономайзер.

Фактически он принимает на себя тепло отводных продуктов горения (дымовых газов), которое выделяется в процессе работы практически любого котла (в т. ч. твёрдотопливного и газового), аккумулирует его и направляет изначальному теплоносителю для дополнительного полезного использования.

Так выглядит простой экономайзер для бытового котла

Что это такое и для чего нужен

По сути, экономайзер является опциональной деталью для котла, которая добавляет возможность предварительного нагрева теплоносителя без использования основной (высвобождаемой при сгорании топлива) тепловой энергии оборудования, что помогает максимально оптимизировать его работу:

• избежать загрязнения воздуха – предотвращение выброса перегретых (угарных) газов способствует сохранению экологической и гигиенической чистоты;
• продлить срок службы оборудования – быстрый нагрев и поддержание тепла позволяет не допускать пагубных для котла резких перепадов температуры;
• уменьшить затраты на отопление – снижение потребления энергоносителей (на 4–18 %) в конечном итоге приводит к заметной экономии денежных средств.

Конструкция и принцип работы

В базовом исполнении устройство экономайзера представляет собой многоступенчатую систему трубок змеевидной или зигзагообразной формы. Эти трубки объединяются по несколько секций (общей конфигурации) в один блок, который в целях безопасности обшивается теплоизоляционным каркасом.

В нижней части конструкции находится впускная труба для подачи воды, а сверху – выпускная труба для забора теплоносителя. Также, непосредственно перед впускной линией монтируется предохранительный клапан: его главное назначение – защита мест соединения труб от резких скачков давления (гидроудара).

Выхлопные газы отдают тепло экономайзеру, встроенному в систему выхлопа.

Принцип работы экономайзера заключается в создании противоточной схемы движения нагреваемого элемента и уходящих дымовых газов: вода принудительно (насосом) нагнетается и последовательно идёт вверх, а продукты сгорания, наоборот, направляются вниз, что обеспечивает лучший теплообмен.

Принцип работы экономайзера котла

Экономайзеры служат в качестве теплообменников в системах котельного отопления. Их используют для предварительного нагрева воды перед поступлением в котел с помощью выходящих дымовых газов. В результате снижается объем потребляемого топлива и уровень парообразования, повышается эффективность отопления и исключаются гидравлические удары в системе.

Назначение устройств зависит от типа: индивидуальные применяют для одного котла, групповые — для двух и более.

Устройство

Экономайзеры изготавливают из стальных или чугунных труб длиной два или три метра с оребрением, которые соединяют между собой дугами и объединяют в пакеты. Сформированные пакеты устанавливают в каркас на расстоянии 65 см друг от друга и крепят калачами.

Крепление проводят фланцевым способом. Чтобы исключить перетоки газа, в канавки фланцев дополнительно устанавливают шнуровой асбест. Каркас с внутренней стороны обшивают теплоизоляционным материалом и металлическими листами. Крышки и щиты крепят с помощью болтов по торцам оборудования с дополнительным уплотнением. Рабочая среда поступает в систему с помощью коллекторов, которые отвечают за прием и распределение воды.

Их устанавливают двумя способами:

• для котлов небольшой мощности используют одностороннее расположение;
• в системах с широкой лицевой стенкой крепят по двум сторонам симметрично или рядом с конвективной шахтой.

Снаружи стенки обкладывают кирпичами или обшивают стальными листами в два слоя с изоляцией. Для предотвращения преждевременного испарения всей воды предусматривают рециркуляционную линию, которая соединяет входной коллектор и барабан. Управление проводят с помощью регулировочного вентиля: открывают при отключении котла и его растопки, закрывают при работе.

Экономайзеры производят следующих видов.

• Контактные — используют в сетях гражданского и промышленного назначения для подогрева среды при организации горячего водоснабжения.
• Поверхностные разделяют на теплофикационные, которые применяют для подогрева воды в системах отопления, и питательные — для питания котлов.

Материал, из которого изготавливают устройства, зависит от максимального давления. При 2,4 МПа используют чугун, свыше 4,0 МПа — сталь.

Выделяют кипящие и не кипящие типы изделий. В первых допустимо закипание воды и ее испарение в объеме не больше 25%, а входная температура среды не должна опускаться ниже 65°С.

Монтаж

Блочные экономайзеры поставляют в виде отдельно собранных блоков, которые удобно транспортировать на большие расстояния. Их устанавливают на заранее подготовленное основание путем соединения калачами, сварки элементов и подключения системы очистки, газового короба, коллекторов.

Закрепляют на фундаменте путем приварки нижней рамы к закладным участкам. Предварительно прокладывают лист асбеста для обеспечения газоплотности, который фиксируют тонкой металлической лентой.

По завершению монтажа проводят гидравлические испытания и устраняют выявленные неточности и возможные участки разгерметизации. По завершению осуществляют финишную теплоизоляцию по проекту котельной.

Монтаж и подключение к котлу

Наиболее компактные бытовые экономайзеры можно монтировать на весу, в остальных же случаях конструкцию монтируют на пол. При покупке экономайзера завод-изготовитель сам формирует блоки и уже в таком виде поставляет, поэтому в этом случае можно сразу приступать к монтажу:

1. Подготовить фундамент, проложив его листовым или шнуровым асбестом.
2. Собрать конструкцию и калачами объединить отдельные блоки друг с другом.
3. Сварить корпус устройства и приварить импульсные камеры к патрубкам.
4. Единым швом приварить газовый короб с взрывозащитным клапаном.
5. Подвести короб по каналу питательного трубопровода к отопительному котлу.
6. Установить систему импульсной очистки (если она предусмотрена проектом).

Один из самых компактных бытовых газовых коробов под экономайзер. Размеры короба подбираются исходя из размеров самого экономайзера. Перед вводом в эксплуатацию обязательно осматриваются все швы и соединения, а также проводятся гидравлические испытания. Если обнаруживается несовпадение отверстий под болты у трубы и калача, то необходимо поднять секцию до нужного уровня и при помощи прокладок закрепить в этом положении.

При установке параллельных коллекторов с 2 или 3 подводами нужно устанавливать (с обеих сторон) стальные конусные и паронитовые прокладки.

Экономайзер, как и другие хвостовые поверхности котла, желательно крепить сзади – в самом конце газового тракта (за 3–5 м до стены). Но если ввиду ограниченности пространства это сделать не получается, то можно сместить его на одну из боковых сторон (при выборе свободного направления отвода газов).

Экономайзеры

Экономайзером называется дополнительное устройство в конструкции карбюратора, с помощью которого смесь автоматически обогащается при полной нагрузке двигателя. В отличие от экономайзера системы холостого хода (ЭПХХ) эти устройства призваны не обеднять, а обогащать смесь при необходимости. Такая необходимость возникает, когда водитель до конца нажал на педаль акселератора, полностью открыв дроссельную заслонку, но главная дозирующая система карбюратора не способна обеспечить требуемый запас мощности двигателя. Экономайзер, в противоположность своему названию (слово экономайзер происходит от английского «economize» — «сберегать»), служит для обогащения горючей смеси на мощностных режимах (при большом открытии дроссельной заслонки), обеспечивая тем самым соответствующий этим режимам состав смеси. Обычно экономайзер состоит из жиклера и клапана с автоматическим управлением, и его принцип работы заключается в открывании дополнительного канала для поступления топлива в смесительную камеру карбюратора при необходимости. Экономайзеры могут иметь механический или пневматический приводы.

Экономайзер с механическим приводом, показанный на Рис. 1, включает в себя клапан 3, шток 1 с приводом от дроссельной заслонки 5 и жиклер 4. При открытии дроссельной заслонки на 85…90% по углу поворота шток 1 экономайзера перемещается настолько, что под его действием открывается клапан 3. С открытием клапана 3 топливо помимо главного жиклера 2 начинает дополнительно подаваться к распылителю 6 через жиклер 4 экономайзера, благодаря чему обеспечивается необходимое при полных нагрузках обогащение смеси.

Один из недостатков экономайзеров с механическим приводом – включение при одном и том же положении дроссельной заслонки независимо от характера изменения мощности по углу поворота дроссельной заслонки на различных частотах вращения коленчатого вала. Хотя целесообразно включать экономайзер тем раньше, чем ниже частота вращения.

Такого недостатка нет у экономайзеров с пневматическим приводом и двумя смесительными камерами, схема которого показана на Рис. 2.

Экономайзер мембранного типа соединяется с поддроссельным пространством первичной камеры воздушным каналом 6. Жиклер 9 экономайзера устанавливается в топливном канале 10. Через шариковый клапан 8 соединяются внутренняя полость под мембраной и поплавковая камера карбюратора.

При открытии дроссельной заслонки 5 на большой угол разрежение во впускном трубопроводе уменьшается и соответственно снижается его воздействие через канал 6 на мембрану 7. Тогда пружина, постоянно воздействующая на мембрану слева, прогибает ее вправо и открывает клапан 8. При этом дополнительное количество топлива через жиклер 9 по каналу 10 поступает в главную дозирующую систему, обогащая горючую смесь.

Эконостаты

Кроме экономайзеров обогащающим устройством на режиме полных нагрузок являются эконостаты, которые служат для дополнительного обогащения смеси. Необходимость установки эконостата вызвана возможным переобеднением смеси главной дозирующей системой при большом расходе воздуха на этих режимах.

Эконостат взаимодействует с вторичной смесительной камерой и вступает в работу на нагрузочных и скоростных режимах, близких к предельным, при полностью открытых дроссельных заслонках 5 и 1 (Рис. 2). При этом топливо поступает через жиклер 3, проходит трубку 11 и по каналу поступает к распылителю 12 эконостата, который размещен выше распылителя главной дозирующей системы.

Какое полузабытое, а для кого-то и вообще незнакомое слово – экономайзер! Карбюраторы, которые долгие годы исправно трудились на автомобиле, постепенно уступили свое место различным системам впрыска. Но автомобильный век долог, и порой кому-то приходится сталкиваться с машинами, в которых еще находится место для карбюратора. Ну а его нормальная работа обеспечивается рядом дополнительных устройств, среди них невозможно не упомянуть экономайзер топлива.

Виды экономайзеров

Процесс взаимодействия с теплоносителем, отличающий разные модели экономайзеров, позволяет отсортировать их по 2 основным направлениям:

• поверхностные экономайзеры – нагревают воду перед её поступлением в котёл (питательные) или воду, попадающую, непосредственно, в систему отопления (теплофикационные), через передачу энергии тепла от поверхности стенок каналов;
• контактные экономайзеры – нагревают теплоноситель за счёт прямого контакта высокотемпературных дымовых продуктов с водой, которая обязательно деаэрируется и применяется для горячего водоснабжения, в т. ч. технологического.

В зависимости от температуры внутренней среды экономайзер может быть как средством дополнительного подогрева, так и полноценным нагревателем:

• экономайзер кипящего типа – доводит температуру воды на выходе вплоть до точки полного насыщения, т. е. кипения (соответствующей уровню давления в котле), по достижению которой происходит частичное (15–25 %) парообразование;
• экономайзер некипящего типа – ограничен температурой воды при входе на 5–10°C выше точки конденсации дыма, а также при выходе ниже точки кипения на 20–30°C для индивидуального оборудования и на 40–50°C для группового.

Также экономайзеры классифицируются по материалу изготовления труб, которым определяется их возможность работы с высокими температурами:

• стальной экономайзер – устанавливается на котлы с любым давлением и может быть как «кипящим», так и «некипящим». Изготавливается из гладких змеевиков (dH=20–40 мм), размещаемых, обычно, в шахматном порядке (реже – в коридорном). Единственный существенный недостаток – склонность к коррозии.
• чугунный экономайзер – обладает устойчивостью к физическому и химическому воздействию, но подходит для котлов с давлением не более 2,4 МПа и бывает только «некипящим», т. к. кипение разрушит его. Состоит из оребрённых труб (dH=60–80 мм), которые компонуются на поверхности нагрева в 1 или 2 колонки.

С целью повышения тепловосприятия и большей компактности предусмотрено также совершенствование конструкции стального экономайзера:

• плавниковый экономайзер – собирается изначально из труб плавникового профиля или обычных гладких труб с приваренными прямоугольными плавниками;
• мембранный экономайзер – изготавливается вручную из гладкотрубных змеевиков, ровные участки которых закрываются сплошными стальными листами.

Эти виды имеют свои преимущества: при одинаковом расходе металла и энергии на тягу трапециевидная поверхность нагрева уже округлой на 25–30 %, что в целом позволяет уменьшить габариты и вес экономайзера на 40–50 %, а кроме того полосовая сталь дешевле трубной, т. е. финансовая экономия очевидна.

Проверка и замена экономайзера принудительного холостого хода эпхх

Система экономайзера принудительного холостого хода эпхх

Система холостого хода предназначена для подачи топлива в задроссельное пространство первичной камеры и отключения его подачи в режиме принудительного холостого хода (торможения двигателем). Система состоит из экономайзера, микропереключателя, электропневмоклапана и блока управления электропневмоклапаном. Экономайзер вместе с кронштейном микропереключателя крепится двумя винтами к корпусу дроссельных заслонок. При выключенном зажигании игла клапана экономайзера перекрывает канал подачи топлива. Игла выполнена заодно со штоком диафрагмы и при создание разрежения в задиафрагменное пространство перемещается и открывает канал. Ход иглы и соответственно расход топлива через систему холостого хода регулируется винтом («количества»). Разрежение в экономайзер подается от впускного трубопровода по шлангам через электропневмоклапан, установленный на правом брызговике в моторном отсеке автомобиля. Управление электропневмоклапаном осуществляется блоком управления и микропереключателем. Блок управления электропневмоклапаном расположен на левом брызговике в моторном отсеке. Блок управления, в зависимости от управляющих импульсов, поступающих от первичной обмотки катушки зажигания, выключает электропневмоклапан при разомкнутых контактах микропереключателя и оборотах двигателя 1600 об/мин и снова включает его при снижении оборотов до 1200 об/мин. Микропереключатель размыкает цепь подачи напряжения на электропневмоклапан при отпущенной педали «газа». При оборотах двигателя более 1600 об/мин и отпущенной педали «газа» подача топлива через канал холостого хода прекращается.

Проверка экономайзера принудительного холостого хода эпхх

1. Если двигатель не работает или работает неустойчиво на холостом ходу, то возможно, что в результате негерметичности диафрагмы клапан экономайзера полностью или частично перекрывает подачу топлива. Для проверки шланг подвода разрежения (от впускного трубопровода к электропневмоклапану) подключаем к штуцеру экономайзера. Запускаем двигатель. В том случае, если двигатель начинает устойчиво работать, клапан экономайзера исправен. Если нет – то повреждена его диафрагма (или негерметичен сам шланг).

Система экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ):1 – рычаг привода дроссельных заслонок; 2 – микропереключатель; 3 – экономайзер; 4 – винт количества смеси; 5 – монтажный блок реле и предохранителей; 6 – реле зажигания; 7 – выключатель зажигания; 8 – катушка зажигания; 9 – блок управления электропневмоклапаном; 10 – электропневмоклапан; 11 – шланги; 12 – впускной трубопровод; 13 – игла клапана экономайзера

2. Клапан экономайзера может застрять в открытом положении и не перекрывать подачу топлива (в этом случае наблюдается повышенный расход топлива). При этом двигатель работает устойчиво на холостом ходу. Для проверки клапана запускаем двигатель и в режиме холостого хода отсоединяем от выводов электромагнитного клапана один из проводов (см. «Электропневмоклапан – проверка и замена»). В том случае, если двигатель продолжает работать, возможно, не герметична диафрагма экономайзера (или неисправен электропневмоклапан). Для проверки снимаем (см. ниже) и осматриваем диафрагму, при наличии разрывов или трещин заменяем ее.

Замена экономайзера принудительного холостого хода эпхх

Заменить диафрагму экономайзера можно, не снимая карбюратор, но для наглядности работа показана на снятом карбюраторе.

1. Отсоединяем шланг, соединяющий экономайзер с электропневмоклапаном и колодки проводов от выводов микропереключателя (см. «Карбюратор – снятие и установка»).

2. Крестовой отверткой отворачиваем два винта крепления кронштейна микропереключателя и экономайзера.

3. Снимаем кронштейн микропереключателя и извлекаем экономайзер из корпуса дроссельных заслонок.

4. Снимаем прокладку, установленную между экономайзером и корпусом, и проверяем ее состояние. При повреждении прокладки заменяем ее.

5. Крестовой отверткой отворачиваем два винта крепления крышки экономайзера.

6. Снимаем крышку экономайзера.

7. Проверяем состояние диафрагмы. При наличии разрывов и трещин заменяем диафрагму. Если соединение диафрагмы и иглы неразборное, заменяем экономайзер в сборе.

Установка экономайзера принудительного холостого хода эпхх

1. Установка всех снятых деталей выполняется в обратной последовательности.

2. После установки экономайзера регулируем холостой ход (см. «Холостой ход – регулировка»).