Электрический НПГ. Системы контроля и безопасности.

В стадии доводки.


                                      "С форума взял, - форуму отдай!"
                                      (с) Коллега.

Данное устройство - результат перехода с газовой плиты на ТЭНы. Учтен опыт использования системы контроля НПГ, работы коллег. Здесь содержатся ответы на множество вопросов новичков и не только, связанных с изготовлением парогенераторов, их эксплуатации, норм и правил техники безопастности.

Система контроля и управления позволяет:
- устанавливать необходимое напряжение, подаваемое на ТЭН;
- поддерживать фиксированную мощность и постоянный уровень воды;
- отображать текущую мощность, аварии (неправильное подключение, пробой, отсутствие заземления, перелив или недолив воды);
- обеспечивать ручное включение нагрузки, управление подачей воды или отмену ее подачи;
- подсчитывать время работы, расход электроэнергии в кВт/ч и денежных единицах.

Номинальная расчетная мощность - 2 кВт.
Максимальная мощность - 3 кВт.
Разгон до кипения при приложении 2 кВт - 20 мин.

Корпус ПГ.

Добавлю колеса и утеплитель, заменю фото.
За основу взят нерж. гидроаккумулятор 24 л.

Корпус ПГ (деталировка).

Гидроаккумулятор 24 л. - 1 шт.
Муфта нерж 1 1/4" - 1 шт.
Ниппель нерж 1" - 2 шт.
Ниппель нерж 1/2" - 2 шт.
Заглушка вн 1" - 2 шт.
Клапан обратный с латунным штоком - 1 шт.
Клапан подрывной 2,5 Бар. - 1 шт.
ТЭН 3000 Вт. на гайке 1 1/4" - 1 шт + 1 шт в запас.
Терморегулятор - 1 шт.
Труба медная Ф=8 мм. - 10 м.
Силикон Liquid Nails, USA, Premium Universal - 2 тубы.
Провод соединительный.

Корпус ПГ. (ворклог)

Стравливаем воздух из воздушной камеры ГА, вывинтив ниппель.
Откручиваем 6 винтов фланца, снимаем фланец.
Откручиваем ниппель воздушной камеры, удаляем мембрану. Если она черная, несем на базар на продажу или выбрасываем.
Если белая,- нюхаем. Если не воняет - используем для прокладки фланца.
Надежнее изготовить прокладку самому из силикона. Вот тут Селянин подробно описал, как это сделать. Рекомендую на листе бумаги циркулем нарисовать окружность нужного диаметра, нанести на нее один слой силикона, затем уложить слой марли и еще слой силикона и лист бумаги. После полимеризации по отрисованной линии легко вырезать ровную прокладку обычными ножницами.
Отверстия под ниппеля отрисовал маркером, сверлил близко к отрисованной линии сверлом Хилти для нержи Ф=4 мм, рассверливал Ф=6 мм.
Доводил отверстия победитовой конической шарошкой.
Со сваркой я попал. Сварщика ищите хорошего. Денег не жалейте. Никакой самодельщины! Только в аргоне. И только увидев его работу.
Заглушку на 1" просверлил Ф=8 на токарном, дабы точно попасть в центр.
Рассверлил сито во фланце.
Из 10 м медной трубы навил теплообменник, типа холодильника Димрота. Ф_{навивки} чуть меньше горловины бачка.
Приложил готовую прокладку к фланцу, отрисовал место отверстия, пробил его.
Просунул ввод теплообменника в отверстие прокладкии и фланца. Заполнил силиконом дюймовый ниппель фланца, одел рассверленную заглушку и закрутил ее. На недельку на полимеризацию.
Еще в одной заглушке просверлил 3 отверстия Ф=6 мм.
Отрезки провода ПЭЛ 2,5 мм. В месте установки щупа в заглушку намотал ФУМ-ленту.
Вставил подготовленные щупы в отверстия заглушки, залил силиконом внутри и снаружи.
После застывания припаял провода с разъемом и все снова залил силиконом. Нужно было врезать разъем в подходящий термостойкий корпус, но я его не нашел. Пох.

ТЭН ввинтил на место, подкорректировал терморегулятор, клеммы замазал силиконом.

Блок контроля и управления.

Органы контроля и управления:

Блок контроля и управления внутри.

Силовая схема.

ПП - индикация переполюсовки Ф/0 (извините за этот термин, но "перефазировка" - применим для трехфазных сетей, лучше не подобрал);
ИЗ - индикация отсутствия заземления;
УЗО - устройство защитного отключения;
ПР - Индикация пробоя;
БКУ - блок контроля уровня воды;
А10 - двуполюсный автомат 16А.
Остальное по тексту.

Однажды в разговоре с коллегой услышал от него, что он, - профессиональный электрик, имеет привычку, первым делом касаться оборудования ногтем. У меня уже больше 10 лет почти всегда с собой бесконтактный индикатор и простое и полезное устройство делают заботливые китайские ручки огромными тиражами: отвертка для прозвонки. Именно та, которая светится, если прикоснуться к ее щупу и "пятке" одновременно. Там в ней светодиод, составной транзистор и 2 батарейки. Стоит - 3 шт за доллар.
Такая отвертка показывает наличие фазы БЕЗ касания пальцем ее "пятки".
Прицепив такую отвертку на корпус оборудования, получим наглядную индикацию пробоя.

Содержимое такой отвертки я использовал для мониторинга пробоя и неправильного включения - переполюсовки Ф/0.
Зачем мониторю "переполюсовку Ф/0"
Вводы УЗО промаркированы 1 и N. Выводы также имеют маркировку 2 и N. В щитке, понятно, монтажный провод подвел и забыл, а при включении вилки в розетку, вероятность того, что фаза окажется именно на вводе 1 равна 50/50.
Англикам легче, у них вилку в розетке наоборот не включишь, - нож заземления не даст. Да и от внеплановой смены подключения проводов на щитке ЖЭКовским электриком никто не застрахован - маркировать вилку бессмысленно. Да и девайс не всегда в одну и ту же розетку тычешь.
Все решается простым подключением начинки отвертки к нулевому вводу УЗО.

Отсутствие заземления еще не доделано. Просто не хватает времени и возможности, - доводка сопряжена с работой с сетевым напряжением, а ребенок постоянно рядом. Схема есть, выложу, когда все проверю и запущу.
Схема блока контроля уровня.

Кнопки принудительной дозаправки и отмены долива будут полезны при эксплуатации НБК, где нужно держать стабильную мощность по пару.
Все остальное, касаемо работы модуля, описано тут.

Блок контроля и управления (деталировка).

Щит-корпус 12 мест - 1 шт.
УЗО 16А-0,03А - 1 шт.
Автомат 2п 16А - 1 шт.
РМ-2 - 1 шт.
Киловаттметр такой, еще лучше такой - 1 шт.
Корпус DIN 3 места - 1 шт.
Корпус DIN 2 места - 1 шт.
Провод 0,25 - 3х5 м.
Триак ВТА-41 - 1 шт.
Радиатор - 1 шт.
БП 12В, 1А. - 1 шт.
Кнопка со встроенным светодиодом - 5 шт.
Отвертки китайские для прозвонки - 2 шт.
Реле 12В 150мА в обмотке - 2 шт.
Разъемы, соединители, провода, шлейфы.
Транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, светодиоды, макетка, пищалка.

Блок контроля и управления (ворклог).

Раздерибанил китайский киловаттметр, впихнул его в аккурат в ДИН-корпус на 3 юнита.
На куске макетки собрал систему контроля. Впихнул ее в ДИН-корпус на 2 юнита.
Нарезал отверстия в корпусе под гнезда, разъемы, кнопки.
Насверлил и нарезал резьбы в радиаторе, закрепил его в корпусе. Установил триак на изоляционную теплопроводящую прокладку. Взять ее можно в старом БП от компа.
Установил УЗО, и прочее хозяйство.
Раздерибанил БП 12В.
Развел провода.

После тестового прогона насверлил вентиляционных отверстий над радиатором, в аккурат промеж егойных ребер, да внизу, сзади, для притока.

                                                       Много безопасности на бывает!

Многие, наверное, помнят, сколько я хрюкал касаемо соблюдения мер техники безопасности. Переход на электричество потребовал заново пересмотреть подход к организации рабочего места.
Имеем несколько опасных стихий в совокупности: опасное напряжение, кипяток, пар, давление, горячее оборудование.

Аксиомы:
1. Не используйте оборудование в нетрезвом виде.
2. Будьте внимательны и осторожны при работе. Не спешите, не суетитесь.
3. Заземляйте корпуса оборудования: ПГ, куб. Обычный провод, подключенный к корпусу щита спасает при пробое ТЭНа, затоплении токонесущих проводов, пр. УЗО - обычное электромеханическое устройство, которое может и не сработать. А при занулении оно не сработает.
4. Используйте УЗО! Используйте его в каждом отдельном, включенном в сеть устройстве. Глупо бегать в щиток, потом разбираться, что произошло.
5. Тщательно подгоняйте и изолируйте контакты.
6. При работе располагайте провода с опасным напряжением над полом.
7. Не оставляйте работающее оборудование без присмотра.
8. Не ставьте краны в паровой линии! Можно установить трехходовой кран таким образом, чтобы ПГ невозможно было бы запереть.
9. Не переделывайте аварийные клапана. Располагайте клапана таким образом, чтобы выходные патрубки были направлены в сторону от возможного нахождения людей.
10. Перед началом работы проверяйте исправность систем безопасности: УЗО, сигнализаторов затопления, пр.
11. Не открывайте горячий или работающий ПГ! Выброс пара обеспечивает гарантированные равномерные ожоги!

ФАК по ПГ

Что такое ПГ?

Емкость с кипящей водой, системой безопасности и паропроводом. Чайник, забытый на плите является ПГ. )))

Почему ПГ?

Разве нельзя обойтись без ПГ?
ПГ незаменим при работе с густыми бражками: зерновой, яблочной, при сбраживании и отгоне фруктов и ягод без отжима и фильтрации, при отгоне сусла виноградной мезги (для граппы). При работе НБК. Кроме того может применяться для быстрой стерилизации оборудования, посуды и инструментов.

Какое давление создается в ПГ при его работе?

При работе ПГ с густым зерновым затором, в зависимости от объема заторника и густоты затора, создается давление порядка 1-2 м водяного столба. Фактически, все продувается ртом без усилий.
При аварийной ситуации: засорении барботера спекшейся кашей, пр. в ПГ быстро повышается давление до опасных пределов. Поэтому очень важны качественные сварные швы и надежный аварийный клапан.
Пороговое давление аварийного клапана - 1,5 - 2,5 Бар.

Сколько энергии теряется при использовании ПГ?

Почти ничего. Пар переносит энергию от ТЭНа или индукционной плиты к затору. Потери будут соответствовать общим тепловым потерям системы: потери преобразования энергии, нагрев корпуса, утеплителя, воздуха, пр.

Газ или электричество?

У меня газ без счетчика, а электричество дорого. Могу ли я греть ПГ на газу?
Да, конечно. Кроме того, на дровах, масле, нефти... любом доступном энергоносителе, с соблюдением правил пожарной и бытовой безопасности.
Из собственного опыта скажу, что использование газа в бытовых условиях очень опасно, неэффективно и дискомфортно.
Во-первых, угар. Во-вторых, бОльшая часть энергии расходуется на обогрев окружающего воздуха.

Сколько литров воды в ПГ нужно иметь для варки/гонки Х литров затора?

Это зависит от мощности нагрева.
Приблизительно форумчанами подсчитано, что для обработки (варки/гонки) затора достаточно 1/3 - 1/2 объема затора.
Вот тут Эксель-калькулятор от Сергея 1972.

Как контролировать уровень воды в ПГ?

Для визуального контроля можно сделать капилярный уровень по принципу сообщающихся сосудов или воспользоваться простейшей электронной системой контроля.
Для дозаправки можно воспользоваться одной из 4-х, описанных на форуме систем долива:
- поилковая; [сообщение #11362915]
- поплавковая механическая; [сообщение #11468186]
- поплавковая электрическая; [НПГ - парогенератор непрерывного типа из скороварки.]
- электронная. (тут выше описано.)

Зачем столько клапанов?

Один клапан - аварийного сброса излишнего давления, второй - обратный - клапан компенсации разрежения, возникающего в ПГ при его выключении.

Использование перегретого пара.

Если использовать перегретый пар все будет быстрее и выгоднее?
Получение и использование перегретого пара связано с повышенной опасностью и повышенными энергозатратами. Сомнительная выгода нивелируется затратами на создание избыточного давления.

Экономическое обоснование.
За одну варку затора 35 л на подводимой мощности 2 кВт было израсходовано 8 кВт/ч.
При теперишней цене 0,25 грн/кВт затраты на варку составили 2 грн (25 центов).
При этом НИКАКОГО угара, жара, открытого огня, нагара на плите, недостатка в мощности. А у некоторых еще и возня с баллонами, горелками, переплата за недозаправку, транспортировку, погрузку.

Благодарности:
Форуму - за то, что есть.
alekslug за тему про РМ-2.
223-му за тему про ГА.
Мику Джаггеру за вдохновение.
Жене за терпение.

резерв

резерв

Прицепив такую отвертку на корпус оборудования, получим наглядную индикацию пробоя.

При правильном заземлении (глухозаземленной нейтралью) - смотреть не на что.
ничего там мигать и показывать ответрка не будет.
будет вышибать защита - вот и вся цветомузыка.

Что малость у тебя усложнена схема - без необходимости. ИМХО
УЗО - срабатывает в любом положении фазировки проводов, ему глубоко без разницы на каком проводе фаза или ноль. это дифференциальный прибор.

Ну значит малость перебдел. )))) Где написано "фаза" приучен крутить фазу. Провод "пох" не встречал. ))))
Глухозаземленную (глупозаземленную) нейтраль не использую сам и другим не рекомендую категорически!
Позавчера имел показательный момент на этот счет. Менял розетки на кухне под новый пароген, заводил заземление.
От этих розеток идет отвод в комнату сквозь перегородку. Там подключена розетка, в которую воткнут комп.
СЛАВА БОГУ, что полез поменять розетку заодно и там! Вскрываю, а там сопля с нулевого на землю!
ВОПРОС: Какова вероятность того, что после замены розеток, фаза попадет на прежний провод?
Вспомнил, как лет 5 тому вешал эту соплю: БП компа (дорогой, хороший) давал пробой на корпус, пока не занулил.
Блин, жизнь всего одна, а память все хуже...

ничего там мигать и показывать ответрка не будет.Zapal, 27 Февр. 12, 13:54

Моделируем:
Оторвалось заземление (ЖЭКовский электрик увидит заведенный провод, решит, что ворую электричество и откусит!), а ТЭН пробило! Реальный сценарий?
Что будет корпусе?

Ответ

Фаза.

Что будет светиться?

Ответ

Индикатор пробоя.

Когда сработает УЗО?

Ответ

УЗО также не сработает, если человек оказался под напряжением, но утечки при этом не возникло, например, при прикосновении пальцем одновременно и к фазному, и к нулевому проводникам. Предусмотреть электрическую защиту от таких прикосновений в принципе невозможно, поскольку невозможно отличить протекание тока через тело человека от протекания тока в нагрузке.
И куда зануление?

Оторвалось заземление (ЖЭКовский электрик увидит заведенный провод, решит, что ворую электричество и откусит!), а ТЭН пробило! Реальный сценарий?Что будет корпусе?Dr.Swine, 27 Февр. 12, 17:47

Зачем эти страшилки для несмышленых детишек?
Корпус не заземленного системного блока обычного ПК - относительно земли находится под напряжением 110 вольт, это заводская схема.
Что страшного то случилось??  у половины страны в деревнях - без заземления работают.
даже если я фазу напрямую на корпус подключу - я этого даже и не замечу. если конечно не буду хвататься за батереи отопления.
если нет ни земли, ни нуля - то меня никто и бить электричеством не будет в квартире.
а если в подвале работаем - то вбитого в землю штыря хватит в сопли - что бы сработала УЗО.
а имитировать все виды защит - просто нелепо.  

а если парогенератор на голову сбросят с пятого этажа - какой автомат у тебя будет срабатывать??

Крепкоприкрученный гайкой, провод заземления!  

Неубедительно, дружище! Только подтвердил мою правоту. Батарея у меня рядом. Ребенку все интересно. Много факторов.

Ну согласись - парогенератор вещь сама по себе серьъезная.
это не переносной ноутбук. и защиту нужно делать под конкретные условия.
Живешь в пятиэтажке - ноль на щите, и подведен с электроплиткам стационарно.
Если и его нет - от заземленого щита можно протянуть, и никакой электрик землю не отрежет.
а если и отрежет - как тебя может ударить током - если нет противоположного полюса?.  
Электрики на проводах под напряжением работают без проблем.  

в деревянном доме - хватит вбитого штыря.
а если сделать по взрослому - то нужно делать схему индивидуального контроля.
С питанием от маленького трансформатора.  могу накидать схему - защиты от пробоя ТЭНа на корпус.
даже если у тебя нет ни земли, ни нейтрали. в транспорте уже лет 100 как работает.
вольт 12 хватит в сопли.

Неубедительно, дружище! Только подтвердил мою правоту. Батарея у меня рядом. Ребенку все интересно. Много факторов.Dr.Swine, 27 Февр. 12, 18:02

а смысл то какой убеждать. если у тебя в квартире нет нормального заземленя - то вся твоя навороченная защита работает только на перегрузку по току.  когда ТЭН коротнет - да и то не всегда.
Притронься своей отверткой - к системному блоку ПК - без зеземления.
ну горит лампочка, и что??  

Притронься своей отверткой - к системному блоку ПК - без зеземления.
ну горит лампочка, и что??Zapal, 27 Февр. 12, 17:09

Ребенок дотронулся, ударило, кожа нежная - сопротивление маленькое. Вот тогда и занулил. Теперь заземлил.

Ну, это после того как пьяный электрик, любитель отрезать землю - получил удар в бубен??

ноль на щитеZapal, 27 Февр. 12, 17:09

нет. 0 отдельно. Сопротивление м-ду 0-м и щитом = 0, но он отдельно.

подведен с электроплиткам стационарноZapal, 27 Февр. 12, 17:09

газ

могу накидать схемуZapal, 27 Февр. 12, 17:09

Ну конечно давай.

если у тебя в квартире нет нормального заземленяZapal, 27 Февр. 12, 17:09

Писал же, что провел.

Ко всем.
Критика очень приветствуется мною, поскольку позволяет выявлять слабые места не собственными шишками.

Что будет светиться?
Ответ
Индикатор пробоя.Dr.Swine, 27 Февр. 12, 17:47

А что, нельзя при этом сигнале автоматом отрубить питание от тэнов полностью (фазу и 0)?

Можно, конечно. Только отрубит, а почему - хз,- оператор чешет репу. А так - информативно.

Прицепив такую отвертку на корпус оборудования, получим наглядную индикацию пробоя.Dr.Swine, 25 Февр. 12, 18:38

Для тех, кто с электроникой не в ладах, - самое первое средство информирования об опасности.

Контроль за целостностью ТЭНа - при отсутствии заземления.
как частный случай - третий этаж домов старой застройки. например деревянные дома.
или дома - где еще нет провода заземления или глухозаземленой нетрали.
полевой малогабаритное транзистор -  на напряжение скажем 50 вольт и ток 1 А.  чисто для пример IRFZ 44. стоит копейки.
реле  на 12 вольт - контакты переключательные, при срабатывании включают защиту. (рвут цепь пускового контактора - для примера)
защитные диоды- высоковольные на напряжение не менее 600 вольт и ток 0,1 А. тока в них практически нет.
идет только в момент пробоя, да и то силой несколько миллиампер кратковременно.
Блок питания - любой малогабаритный, с током до 0,5 А.

пардон, поправил конденсатор. неправильно первоначально нарисован был.

Сиреневый прямоугольник - это условный корпус ТЭНа.

ТЭН все-таки нужно пропустить через группу контактов рэле, чтобы полностью обесточить, а на свободные контакты рэле прилепить индикацию пробоя.

Доделал ТБ и ФАК по ПГ.
У кого какие замечания и предложения?

Dr.Swine, Объясни пожалуйста что за датчик "тонем" на пол, для чего? Я так понял что для безопастности,насколько необходим этот датчик? Данная схема это крайний вариант?