暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測(cè)及診斷技術(shù)

蔣娟娟 臺(tái)俊峰

摘 要： 近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用提出越來(lái)越高的要求。在系統(tǒng)運(yùn)行中，不僅要保證暖通空調(diào)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且要實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。在暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用中，不同類型的故障會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成直接影響，如果調(diào)試后仍未解決故障，則會(huì)浪費(fèi)大量電力資源，使室內(nèi)空氣質(zhì)量受到污染。因此，暖通空調(diào)的故障檢測(cè)與診斷對(duì)其后續(xù)的使用以及設(shè)備能耗的減少有重大意義。本文主要圍繞暖通空調(diào)系統(tǒng)故障類型，重點(diǎn)分析了暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)及診斷技術(shù)，以期能為有關(guān)方面的需要提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞： 暖通空調(diào)系統(tǒng)；故障檢測(cè)；診斷技術(shù)

隨著暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷也得到了廣泛研究，暖通空調(diào)系統(tǒng)故障診斷主要是利用成立的模型來(lái)對(duì)暖通空調(diào)的故障進(jìn)行辨識(shí)，有效解決能耗問(wèn)題，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。目前，我國(guó)還處于起步階段，對(duì)暖通空調(diào)故障的研究時(shí)間較晚，科技手段相對(duì)落后，只有找準(zhǔn)故障原因，加強(qiáng)故障檢測(cè)與診斷力度才能夠不斷促進(jìn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn)。

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)故障類型

暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障大體可分成兩大類：硬故障和軟故障，既有局部性也有全面性，對(duì)整個(gè)HVAC系統(tǒng)的影響大小也不盡相同。硬故障是指機(jī)械設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)部件完全喪失功能所產(chǎn)生的故障，例如皮帶斷裂、傳感器失效、閥門不受控制和風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行等故障。從故障產(chǎn)生時(shí)間的角度分析，這些故障應(yīng)當(dāng)歸為突發(fā)故障，且故障影響效果比較嚴(yán)重，所以檢測(cè)和診斷的難度系數(shù)不大。軟故障的實(shí)質(zhì)是說(shuō)設(shè)備和部件的機(jī)械功能降低或局部失效等，比如部件或管道結(jié)垢、堵塞，局部泄露、儀表穩(wěn)定性降低等等。軟故障基本都是循序漸進(jìn)的，在產(chǎn)生的最初時(shí)期所表現(xiàn)的特征不太明顯，因此在初級(jí)階段很難被發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上，這類故障的產(chǎn)生是因?yàn)橄到y(tǒng)參數(shù)漸漸惡化，從某方面或者某種角度來(lái)講，軟故障的危害性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬故障的危害性，所以，軟故障的監(jiān)測(cè)力度要適當(dāng)加強(qiáng)，并且要做好預(yù)防工作，其對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的意義和作用是不言而喻的。

暖通空調(diào)在運(yùn)行一段時(shí)間之后，系統(tǒng)故障的產(chǎn)生一般都是偶然且不確定的，所以，故障的屬性具有任意性，且發(fā)展情況與平衡過(guò)程具有隨機(jī)性。從HVAC系統(tǒng)整個(gè)結(jié)構(gòu)入手分析，所涉及的設(shè)備都是由子設(shè)備和基礎(chǔ)構(gòu)件按照一系列的標(biāo)準(zhǔn)組合而成的，層次性和系統(tǒng)性極強(qiáng)，所以故障產(chǎn)生時(shí)就會(huì)因?yàn)閷哟紊疃鹊牟灰粯佣斐刹灰粯拥挠绊憽３酥?，考慮到系統(tǒng)是由多個(gè)相關(guān)的子設(shè)備綜合而成的，一些子設(shè)備發(fā)生故障也可能是因?yàn)槠湎嚓P(guān)環(huán)節(jié)或者設(shè)備產(chǎn)生故障而引發(fā)的，這種現(xiàn)象稱為故障的傳導(dǎo)性。根據(jù)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的位置不一樣，既可以說(shuō)是設(shè)備故障也可以說(shuō)是傳感器故障，既可以說(shuō)是硬故障也可以說(shuō)是軟故障，因?yàn)檫@些故障參雜在一起很難分辨，所以空調(diào)系統(tǒng)的診斷和檢測(cè)就十分的復(fù)雜。

二、暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)及診斷技術(shù)

1、暖通空調(diào)系統(tǒng)診斷法

暖通空調(diào)故障診斷方式主要有兩種：一種是在線方式，即故障診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，基于適時(shí)的在線故障檢測(cè)與診斷算法，給出系統(tǒng)的故障信息，包括故障程度、故障所屬模塊、故障位置、故障報(bào)警等。另一種是離線方式，即構(gòu)建計(jì)算機(jī)輔助決策支持系統(tǒng)，幫助系統(tǒng)迅速發(fā)現(xiàn)故障，制定合理有效的系統(tǒng)維修方案。

2、故障案例診斷技術(shù)

此種故障診斷法是通過(guò)查找相關(guān)故障案例，然后查找相關(guān)資料來(lái)解決故障問(wèn)題。通常情況下，這類診斷方法包括了故障案例檢索及表達(dá)等過(guò)程，此類故障檢測(cè)、診斷必須結(jié)合一些相似的案例進(jìn)行，但由于產(chǎn)生故障的精確性較低，因此，采取故障案例診斷法有一定的局限性。

3、模糊推理故障診斷技術(shù)

這種故障診斷法通常利用大量的經(jīng)驗(yàn)及一些模糊性強(qiáng)的數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)成信息庫(kù)，然后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)的邏輯性整合形成綜合性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。使用這種故障診斷法的整體思路不夠清晰，所以，對(duì)診斷數(shù)據(jù)整理判斷極為模糊。

4、模式識(shí)別故障診斷技術(shù)

模式識(shí)別故障診斷法應(yīng)將故障檢測(cè)與診斷當(dāng)作穩(wěn)定與非穩(wěn)定的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行區(qū)分、分辨，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生故障的具體特征、屬性等進(jìn)行全面的分析與研究，與此同時(shí)，還要對(duì)此分析、研究進(jìn)行總結(jié)計(jì)算。采用這種診斷法的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需建立研究模型，而且計(jì)算量較低。

5、小波分析故障診斷技術(shù)

小波分析故障診斷能夠?qū)σ恍┎环€(wěn)定或者波動(dòng)大的空調(diào)運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行有效分析。暖通空調(diào)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象包含了突變性信號(hào)、故障信息等，所以，對(duì)突變性的系統(tǒng)運(yùn)行信號(hào)實(shí)施小波分析故障診斷法，能夠及時(shí)分析出發(fā)生故障的具體位置以故障對(duì)空調(diào)系統(tǒng)影響的大小，這種診斷方法非常適合用于處理信號(hào)。

6、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)

這種診斷方法是通過(guò)很多互相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷與分析。故障信號(hào)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中反復(fù)的傳遞，使大量的信息能夠促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的建立，并且不斷修復(fù)、完善網(wǎng)絡(luò)。最后，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)來(lái)促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效運(yùn)行，這種診斷方法優(yōu)勢(shì)突出，無(wú)需創(chuàng)建物理分析模型

7、規(guī)則故障診斷技術(shù)

規(guī)則故障診斷法在目前的應(yīng)用比較廣泛，這種方法主要是通過(guò)IF-THEN規(guī)則形式表示相關(guān)的故障與預(yù)測(cè)兩者之間的各類聯(lián)系，實(shí)際上就是表示暖通空調(diào)各運(yùn)行部件間關(guān)系。并且融合了諸多方面知識(shí)，在特定的程序當(dāng)中解決相關(guān)的故障問(wèn)題。在此故障診斷系統(tǒng)基礎(chǔ)上，故障智能化檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這種系統(tǒng)在很多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

三、故障檢測(cè)與診斷的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在的故障檢測(cè)和診斷手段嵌入了動(dòng)態(tài)的控制系統(tǒng)體系，完善了檢測(cè)和診斷的技術(shù)。制定一些模型數(shù)值或者一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)傳感器測(cè)量得到的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)和由模型得到的計(jì)算值在診斷軟件中進(jìn)行對(duì)比和評(píng)估，它們之間的差值作為傳送的數(shù)據(jù)，送到故障診斷分析其中的問(wèn)題，如果這個(gè)差值逐漸的增大時(shí)，就說(shuō)明了這個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性就會(huì)增加。根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的分析，就會(huì)將故障的診斷結(jié)果及時(shí)傳送出去進(jìn)行顯示。這些故障診斷由輸入的數(shù)據(jù)類型、復(fù)雜程度、性質(zhì)等進(jìn)行分區(qū)，較難的診斷就會(huì)需要長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成，或者由更高層次的診斷設(shè)備來(lái)完成。

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的檢測(cè)方法。在以前，我們所用的方法就是用直接、解析和時(shí)序三種冗余法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)?；诙磕Ｐ头ㄔ谙嗤那闆r下可以通過(guò)比較實(shí)際系統(tǒng)或者仿真的模型運(yùn)行狀態(tài)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和診斷系統(tǒng)故障，但是在執(zhí)行的時(shí)候需要具體的、精確的數(shù)據(jù)模型來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。還有一些基于定型模型法、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和模式識(shí)別法等可以對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

按照故障的級(jí)別和故障的優(yōu)先級(jí)不同，不同故障在不同的診斷層次上來(lái)診斷。在分布式控體系（DCS）中，駐留在不同層級(jí)上的故障診斷工主要由輸入數(shù)據(jù)的類型、性質(zhì)、復(fù)雜程度和診斷具使用的頻率來(lái)區(qū)分，復(fù)雜的、需要更多知識(shí)和能的故障診斷（如診斷周期需要一天或一個(gè)月的將由更高層次的診斷工具（或計(jì)算機(jī)）來(lái)完成，由現(xiàn)在傳感器性能的提高，大量的、低端的故障診傾向于在傳感器中就地解決。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)中，能夠有效降低建筑能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以，工作人員要對(duì)故障加強(qiáng)預(yù)測(cè)與監(jiān)控，確保故障發(fā)生率有效減少，設(shè)備使用壽命得到延長(zhǎng)，提供持續(xù)、舒適的室內(nèi)環(huán)境。■

參考文獻(xiàn)

[1]韓琦，魏東，曹勇.暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)研究進(jìn)展[J].暖通空調(diào)，2014，03：105-112.

[2]劉純.暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷方法[J].科技資訊，2014，16：91+93.

[3]左雷.自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷在暖通空調(diào)中的研究與應(yīng)用[J].電子制作，2014，11：229-230.