Diagnostyka kotłów grzewczych – urządzenia pomiarowe

Gwarancją długotrwałej i bezawaryjnej pracy kotłów grzewczych jest ich właściwe pierwsze uruchomienie oraz systematyczny przegląd. Czynności te wymagają zastosowania specjalistycznych przyrządów pomiarowych. Dzięki nim zbadamy stężenie i jakość gazów oraz inne parametry powiązane z prawidłowo przebiegającym procesem spalania , takich jak choćby emisja zanieczyszczeń.

Jednym z podstawowych przyrządów są analizatory spalin. Te współczesne narzędzia diagnostyczne są coraz bardziej kompaktowe i zarazem wielozadaniowe. Komfort pracy z nimi wspiera elektronika, która wspomaga różne metody prezentacji i porównywania wyników. Nie sposób omawiać analizatorów spalin w oderwaniu od normy PN-EN 50379, na którą składają się trzy osobne części. Każda z nich omawia nieco inne kwestie i dotyczy innych sytuacji o innych uwarunkowaniach. Część pierwsza normy to przede wszystkim określenie metod badania kotłów, zaś pozostałe dwie to wymagania odnośnie charakterystyki przyrządów pomiarowych. Z tego też powodu część druga (przede wszystkim) i trzecia zawierają kluczowe zapisy wpływające bezpośrednio na to, jak wyglądają i działają obecnie oferowane analizatory spalin.

I tak w części drugiej umieszczono wymagania wobec mierników i analizatorów używanych przy obowiązkowych przeglądach i ocenach kotłów, zaś w części trzeciej znalazły się wymagania względem urządzeń znajdujących zastosowanie podczas serwisowania urządzeń grzewczych opalanych gazem (w odróżnieniu od przeglądu, serwisowanie tych urządzeń jest prawnie nieokreślone – to swoista luka w przepisach). Warto przy tym zauważyć, że podczas serwisowania kotłów opalanych paliwem innym niż gaz, również korzysta się z analizatorów spełniających wymogi części drugiej normy PN -EN 50379. Część trzecia normy określa też wymagania względem analizatorów używanych podczas serwisowania przepływowych podgrzewaczy wody, czyli wobec urządzeń wskaźnikowych, przy których podczas pomiaru CO nie ma kompensacji H2. Z powyższego można wywnioskować, iż profesjonalne analizatory spalin muszą koniecznie spełniać wymagania części drugiej normy PN-EN 50379 lub drugiej i trzeciej zarazem.

Podstawowy sprzęt – konstrukcja i działanie analizatorów spalin

Jak już zostało to wspomniane, specjalista serwisujący bądź kontrolujący pracę kotłów grzewczych musi być wyposażony w profesjonalny analizator spalin spełniający wymagania normy PN-EN 50379 w jej drugiej lub drugiej i zarazem trzeciej części. Analizator taki – najlepiej wyprodukowany przez któregoś z kilku wiodących wytwórców na rynku UE – pozwala na analizę zarówno jakości jak i ilości produktów spalania (spalin), co przekłada się na ocenę sprawności działania kotła. Oczywiście można spotkać wyroby dość proste i znajdujące zastosowanie przy małych kotłach gazowych lub olejowych, ale są też te ze średniej i wysokiej półki, które pracują przy średnich i dużych kotłach opalanych właściwie dowolnym paliwem. Ponadto rozróżnić można analizatory kompaktowe, czyli ręczne i przenośne, obsługiwane właściwie jedną ręką, oraz stacjonarne, pracujące w jednej i tej samej lokalizacji – najczęściej znajdujące zastosowanie w przemyśle i nieraz powiązane w swoiste sieci (multipleksery). Obecnie oferowane na rynku polskim analizatory podają zawartość takich związków i substancji w spalinach, jak m.in. O2 (czysty tlen), SO2, NO/NO2/NO3 (tlenki azotu – zawsze obecne w spalinach), CO, CO2 oraz w niektórych modelach kilku innych. Oprócz tego analizatory potrafią określić temperaturę spalin oraz ich najbliższego otoczenia, podać tzw. współczynnik nadmiaru i wskazać czy uzyskane w trakcie analizy wyniki spełniają normy dotyczące składu i jakości produktów spalania. Sercem analizatora są czujniki elektrochemiczne (układy 2 lub 3 elektrod zanurzonych w roztworze elektrolitu), które określają stężenie co najmniej trzech składowych spalin – tlenu, tlenku węgla i dwutlenku węgla lub tlenku azotu.

Do wielu analizatorów można podłączyć dodatkowo inne sensory, co poszerza możliwości zastosowania tych urządzeń. Analizatory wyposaża się ponadto w czujniki piezoelektryczne pozwalające na pomiar ciągu kominowego, oraz filtry cząstek stałych i pułapki kondensatu, przy czym raz są one umieszczone w sondzie dołączanej do urządzenia, a raz w obudowie samego urządzenia. Często analizatory spalin – zwłaszcza te z wyższej półki cenowej – mierzą wiele innych parametrów, takich jak temperaturę gazu, różnicę ciśnień, wilgotność powietrza, punkt rosy czy straty kominowe. Wszystkie te pomiary pozwalają pełniej ocenić funkcjonowanie kotła, przy czym warto zauważyć, że mierząc parametry użytkownik może nieraz przełączać jednostki pomiarowe między stężeniem %, objętością %, ppm, mg czy mg/kWh. Ważną składową analizatorów spalin są moduły elektroniczne odpowiadające za zapamiętywanie zdarzeń i wyników oraz komunikację z komputerem, smartfonem lub tabletem. Najnowsze modele posiadają dwie pamięci (stała i wsuwana przez slot micro SD), w których zapisywane są wartości zmierzone, szczątkowe, zdarzenia takie jak stany alarmowe, wyłączenia i włączenia przyrządu czy też spadki energii w baterii zasilającej urządzenie. Moduły komunikacyjne opierają się na różnych protokołach wśród których spotyka się m.in. Bluetooth czy WiFi. Na koniec nie sposób nie wspomnieć o dużych i kolorowych wyświetlaczach oraz prostym i intuicyjnym menu, które niejako samo prowadzi operatora poprzez cały proces analizowania spalin. Funkcje graficznego prezentowania wyników na wyświetlaczu są dodatkowym wsparciem dla każdego konserwatora kotłów grzewczych – to atrybut niezwykle przydatny i bardzo powszechny.

Kryteria wyboru analizatora spalin

Najistotniejszą kwestią jest zgodność analizatora z normami i jak najszerszy zakres funkcji jakie oferuje przy jednoczesnym dopasowaniu narzędzia do rodzaju kotła, który będzie kontrolowany. Idealnie jest, jeśli analizator posiada funkcję wykrywania głównego strumienia spalin co pozwala poprawnie umieścić sondę w kominie przy jednoczesnej analizie spalin i pomiarze ciągu. Nieodzowna jest kompensacja wodoru, która pozwala uniknąć zafałszowania pomiaru CO w spalinach oraz sekcja filtracyjna, sprawiająca że do pomiaru trafiają „czyste” spaliny, czyli pozbawione wilgoci i wszelkich innych zanieczyszczeń. Swoistym must have jest któraś z kilku metod zabezpieczających sensory przed uszkodzeniem w przypadku przekroczenia granicznego stężenia przez tlenek węgla – chodzi tu o sygnały alarmowe (dźwiękowe) lub najlepiej automatyczne systemy błyskawicznego wpuszczenia świeżego powietrza dla rozcieńczenia zbyt stężonego gazu spalinowego. Żywotność sensorów oraz sprawny serwis i niskie koszty późniejszej eksploatacji (a raczej konserwacji, obejmującej kalibrację, wymiany sensorów itd.) to kolejne kryteria warte wzięcia pod uwagę przy wyborze analizatora spalin. Żywotność w zakresie 5-6 lat oraz możliwość samodzielnej wymiany sensorów bez potrzeby wysyłania sprzętu do serwisu, to argumenty mocno podnoszące atrakcyjność analizatora. Z punktu widzenia użytkownika istotny jest duży, kolorowy i obrotowy wyświetlacz (np. TFT, LCD czy IPS 3”-4”, obracany o 180º) o dużej rozdzielczości – z prezentacją numeryczną i graficzną zarejestrowanych parametrów – oraz szeroko rozumiana ergonomia, która obejmuje nie tylko kształt obudowy czy rękojeści, ale też udaro-odporność i szczelność narzędzia (IP minimum 40). Miłym dodatkowym wsparciem mogą być magnesy na obudowie lub etui narzędzia, które umożliwiają przytwierdzenie analizatora do obudowy kotła lub innej powierzchni. Fachowcy cenią też rozwiązania pozwalające na przyłączanie różnych sond pomiarowych poprzez rozwiązania szybkozłączne, przy których analizator sam rozpoznaje która sonda została w danym momencie do niego przyłączona. Ciekawym i wartym rozważenia jest rozwiązanie w postaci wbudowanej minidrukarki termicznej. Na koniec warto też wspomnieć o długości pracy na jednym ładowaniu baterii (powinien wynosić około 10 lub więcej godzin w przypadku baterii LI-Ion) oraz o czasie przejścia narzędzia w stan gotowości. Mając do wyboru kilka różnych modeli analizatorów pochodzących od różnych wytwórców, warto skierować uwagę w stronę tych wyposażonych w większe baterie i kalibrujących się przed użyciem w jak najkrótszym czasie, nie przekraczającym 25-30 sekund.

Co jeszcze? – inne mierniki, akcesoria, elektronika

Kontrolując pracę kotłów grzewczych fachowiec posługuje się nie tylko analizatorem spalin – w sukurs mogą, a często powinny mu przyjść inne urządzenia, wśród których warto wspomnieć o miernikach emisji pyłu. Przydatne są przy szczególnie przy kontroli kotłów opalanych pelletem, drewnem czy też węglem i określają stężenie cząstek stałych na drodze pomiaru optycznego. Pomiar trwa z reguły nieco czasu (np. 15-30 minut), zaś uzyskany wynik jest wartością średnią. Istotne jest to, że urządzenia te z reguły współpracują w ramach jednej marki lub serii produktowej z analizatorami spalin, co pozwala inspektorowi szybko wykonać znacznie więcej pomiarów, które następnie mogą zostać wydrukowane (wbudowana lub osobna bezprzewodowa drukarka), zapisane na karcie pamięci i / lub przesłane bezprzewodowo do tabletu czy komputera w postaci plików o różnych formatach, jak choćby PDF. Kolejnym urządzeniem wspierającym pracę kontrolera jest miernik ciśnienia, który również posiada wbudowaną pamięć i ponadto powinien posiadać moduł komunikacyjny obsługujący jeden lub kilka powszechnie stosowanych protokołów. Drukarki termiczne to nie urządzenia pomiarowe, niemniej często się z nich korzysta. Dobrze jest, gdy są kompaktowe, odporne na udary i w jakimś stopniu na wnikanie pyłów oraz wyposażone w magnesy pozwalające je zamocować na pionowej obudowie kotła.

Kolejnym wsparciem są manometry elektroniczne służące do pomiaru ciśnienia, podciśnienia, różnicy ciśnień suchych i nieagresywnych gazów, oraz pomiaru takich parametrów jak m.in. ciąg kominowy, ciśnienie wylotowe i wlotowe czy ciśnienie przepływu. Elektroniczna pompka do sadzy, określająca ilość dymu z dokładnością do części dziesiętnych, jest kolejnym urządzeniem o którym warto pomyśleć. Jak większość wymienionych wyżej urządzeń do kontroli parametrów pracy kotłów grzewczych, powinna mieć czytelny wyświetlacz i móc przesyłać wyniki do drukarki oraz komputera czy urządzenia mobilnego. Z punktu widzenia doboru akcesoriów wspierających analizatory spalin, najważniejsze są różnego rodzaju sondy, przyłączane do analizatora bądź wyposażone we własny uchwyt bazowy i mocowane na nim (zatrzaskiwane) wymienne końcówki o różnej długości oraz konstrukcji (sztywne, elastyczne, jedno- i wielootworowe, itd.).

Na koniec trzeba wspomnieć o elektronice, pod którą rozumie się komputery bądź urządzenia mobilne współpracujące z miernikami i analizatorami oraz przede wszystkim oprogramowanie zarówno komputerów jak i samych przyrządów pomiarowych. A więc chodzi tu m.in. o sposoby przesyłania informacji czyli danych z wynikami pomiarów (oraz sposoby komunikowania się między samymi urządzeniami pomiarowymi) na drodze przewodowej – wejścia USB czy RS232 – bądź bezprzewodowej – IR, Bluetooth itp. – oraz o oprogramowanie dostępne coraz częściej w postaci aplikacji pobieranych na systemy IOS, Android czy Windows.

Podsumowanie

Niezależnie od tego, jakim sprzętem, jakiej marki i jak dalece rozbudowanym operuje instalator dokonujący kontroli pracy kotła grzewczego, w gruncie rzeczy najistotniejsze jest to, by uzyskane wyniki były wiarygodne, a więc zebrane przez w pełni sprawne, skalibrowane i zgodne z przepisami urządzenie, metodami sprawdzonymi i gwarantującymi brak przekłamania wyników. Jeśli tylko ten warunek jest spełniony, wówczas można mówić w dużym uogólnieniu o dwóch dalszych tokach postępowania: instalacja jest prawidłowo przygotowana a kocioł pracuje prawidłowo gdyż wyniki spełniają normy – wówczas nie trzeba podejmować żadnych działań, bądź instalacja i kocioł wymagają natychmiastowej interwencji instalatora z powodu wyników dokumentujących i ukazujących nieprawidłowości w pracy kotła, o czym użytkownik czy administrator instalacji musi zostać niezwłocznie powiadomiony.

Łukasz Lewczuk
Na podstawie materiałów
publikowanych m.in. przez:
Testo Sp. z o.o., Afriso Sp. z o.o.,
GHM Group, Bacharach Inc.,
Kimo Italia,
Sauermann Italia
oraz Merserwis Sp. z o.o. Sp.K.