試論暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測與診斷技術研究進展

王 靜

（合肥通用機械研究院有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

作為建筑物的重要組成部分，暖通空調(diào)主要維持整個建筑物的溫度和空氣流通，良好的暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠有效延長建筑物壽命，同時為使用者提供更多便利。在暖通空調(diào)系統(tǒng)問題的調(diào)查分析中發(fā)現(xiàn)，有些暖通空調(diào)的管線標高且定位交叉比較嚴重，施工過程中暖通空調(diào)系統(tǒng)也常常存在排風管、冷凍水管、冷凝水管故障的情況。對于施工中產(chǎn)生的問題，可以通過施工設計和施工方法來進行解決，但是即便在施工環(huán)節(jié)當中暖通空調(diào)系統(tǒng)不存在任何的問題，隨著建筑物的使用暖通空調(diào)也會出現(xiàn)一些故障。對于這些故障則需要強大的檢測工作并進行分析、解決，以最大限度地發(fā)揮暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用，保障建筑物的使用質(zhì)量。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷方法

近年來隨著信息科學技術的發(fā)展，許多暖通空調(diào)系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中對其進行了技術改善與創(chuàng)新，許多暖通空調(diào)系統(tǒng)具有自動保護系統(tǒng)和自動故障檢測系統(tǒng)，這樣可以及時檢測、發(fā)現(xiàn)故障，使設備保持良好的運行狀態(tài)。例如，制冷系統(tǒng)一旦達到壓力上限，暖通空調(diào)就會停運，這時檢測設備將會啟用、對故障原因進行分析，確保整個系統(tǒng)不會出現(xiàn)進一步的安全事故。自動故障檢測系統(tǒng)不僅能更精準地找到故障原因、避免浪費維修資源，還能為檢測人員的安全保駕護航。

1.1 系統(tǒng)模型檢測

現(xiàn)代暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測方法有許多種，其中系統(tǒng)模型檢測主要是通過建立正常的系統(tǒng)運行條件，然后對已知的暖通空調(diào)系統(tǒng)建模進行故障分析。也就是說，在分析過程中對標準化的模型條件進行對比，一旦實際參數(shù)與既定的數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，則可以分析得出其故障類型與故障參數(shù)，實現(xiàn)故障的分類。需要注意的是，系統(tǒng)模型進行故障分類采用的是回歸法，因此在模型建立過程中需要明確控制預測的數(shù)據(jù)，這樣才能保證故障診斷的可靠性與準確性。

1.2 直接檢測

與系統(tǒng)模型檢測不同，直接檢測主要是將故障檢測的癥狀輸入暖通空調(diào)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)進入分類器后會根據(jù)事先擬定好的分類策略進行進一步的分類，以便于實現(xiàn)故障的檢測與分類，最后得出故障診斷結(jié)果。專家規(guī)則、貝葉斯分類法等均屬于直接檢測，它們都需要建立在信息輸入的基礎之上，必須確保數(shù)據(jù)錄入的準確性，否則就無法保證故障檢測的可靠性。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測的目標發(fā)展

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測的發(fā)展目標有多個，通常與信息科技相結(jié)合，但是其最終目標是確認暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測的準確性與可靠性。

2.1 經(jīng)濟性目標

自動故障檢測系統(tǒng)為目前暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測發(fā)展提供了極大便利，但是也提升了其經(jīng)濟成本，因此在未來的發(fā)展過程當中，必須不斷促進自動故障檢測系統(tǒng)的經(jīng)濟效益提升，即降低其成本。目前的暖信息科技成本較高，因此許多暖通空調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會為了提高其生產(chǎn)效益，而降低其科技性能。因此，為了吸引更多的生產(chǎn)廠家使用自動故障檢測系統(tǒng)、提高檢測結(jié)果準確性，在設計研發(fā)過程中應該不斷降低其成本費用。只有不斷優(yōu)化其科技水平，不斷降低暖通空調(diào)系統(tǒng)本身的元器件成本，才能使自動故障檢測系統(tǒng)更好地為故障檢測服務。

2.2 理論研究目標

暖通空調(diào)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)比較復雜，在實際運行過程中也會受到一些外界因素的影響，因此故障檢測在暖通空調(diào)系統(tǒng)的應用過程中發(fā)揮著重要作用。同時因為暖通空調(diào)系統(tǒng)本身比較復雜，在運行過程中會通過多種線路來實行其運轉(zhuǎn)，因此故障檢測系統(tǒng)必須具備簡單性和適用性，以更好地為暖通空調(diào)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)提供幫助。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障研究方法是建立在理論知識的基礎之上，因此在實際的科學研究中，必須不斷加強完善暖通空調(diào)故障檢測系統(tǒng)理論知識，為其發(fā)展提供更好的理論保障。

2.3 可靠性目標

在自動故障檢測過程中，診斷結(jié)果往往會對暖通空調(diào)系統(tǒng)的維修產(chǎn)生重要影響。與暖通空調(diào)系統(tǒng)一樣，自動故障檢測系統(tǒng)也會受到外界因素的干擾，因此對于不可預見的因素往往需要具有一定的免疫能力，這樣才能保障自動故障檢測系統(tǒng)的診斷結(jié)果的可靠性。為使自動故障檢測系統(tǒng)出現(xiàn)較少的錯誤警報，減少警報對建筑物使用者的干擾，在自動故障檢測系統(tǒng)的研究與設置中必須減少外在的干擾因素。例如，有些使用者會關掉自動故障檢測系統(tǒng)，這樣即使暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)問題自動故障檢測系統(tǒng)也不能進行檢測，也就不會進入維修流程。這樣很容易出現(xiàn)安全事故，導致人身、財產(chǎn)的安全損失。因此，自動故障檢測系統(tǒng)必須不斷排除一系列的影響因素，來保證其檢測結(jié)果的可靠性，為維修提供依據(jù)。

3 提升暖通空調(diào)故障檢測水平的策略方法

3.1 建立故障案例體系

對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障分析，可以通過案例故障檢測與診斷。這是因為許多暖通空調(diào)系統(tǒng)在發(fā)生故障時，系統(tǒng)并不能立即得出診斷結(jié)果，需要根據(jù)障礙發(fā)生的具體細節(jié)和流程對故障進行逐一排查，最后得出故障結(jié)論。因此對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障分析系統(tǒng)而言，建立一個有效的案例故障體系非常重要。一旦檢測出暖通空調(diào)運行不正常，則可以通過信息傳輸將這種不正常的運行行為數(shù)據(jù)上報，在數(shù)據(jù)庫當中進行逐一比對，然后對其故障進行定義和確認。目前的自動故障檢測系統(tǒng)已經(jīng)初步建立了一定的案例診斷體系，但是這些案例并不全面，不能覆蓋所有的故障內(nèi)容。

3.2 提升故障診斷的信息科技化水平

目前暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測與分析并不能完全實現(xiàn)自動化，故障檢測一般是通過計算機對問題進行分析，然后數(shù)據(jù)導出。診斷者需要對計算機所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進行分析與整理，然后再對暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障進行確認。但是在這一過程中存在一個問題，就是診斷者的經(jīng)驗、理論知識技能不同，因此對于同一故障的最后分析與確認也不盡相同，這就很容易影響到維修效果。此外，系統(tǒng)中案例數(shù)據(jù)庫的建立，也與個人的分析有直接關系。如果診斷者的業(yè)務水平和素質(zhì)參差不齊，相應地案例數(shù)據(jù)庫的水平也會受到影響。因此，發(fā)展自動故障檢測系統(tǒng)就需要不斷提升其信息科技化水平，這樣才能逐漸縮小故障檢測結(jié)果之間的誤差，進而保障檢測結(jié)果的可靠、穩(wěn)定。

3.3 建立故障樹診斷

暖通空調(diào)系統(tǒng)運行的故障成因不同，在系統(tǒng)故障設計的過程中，可以利用計算機的數(shù)學模型來對故障進行分類。在分類過程中，可以用漢字作為提示，這樣便于操作者在故障發(fā)生之時對故障進行最后的確認和監(jiān)視。除此之外，在故障樹的建立過程中，還需要對故障原因進行細致分析，對應地進行編號，這樣暖通空調(diào)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障之時，每一個故障都能找到對應的故障原因和故障解決方案。當然，暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障模型建立比較復雜，故障樹的建立也比較困難。設計者在這一過程中會面臨許多的問題，不過一旦故障診斷術得以確立，暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障分析則會更加簡便。與故障診斷術相似的還有神經(jīng)網(wǎng)絡診斷，它主要是通過暖通空調(diào)系統(tǒng)中的神經(jīng)元建設來完成的。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障網(wǎng)絡中，不同的故障樣本具有不同的顯現(xiàn)，而通過神經(jīng)元來確認診斷原因能夠更具有針對性和快捷性。

4 結(jié)束語

空調(diào)系統(tǒng)的故障會對整個暖通空調(diào)系統(tǒng)造成巨大影響，在實際應用過程中，對這些故障進行分析，能夠提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的維護水平，發(fā)揮暖通空調(diào)系統(tǒng)的作用。因此，需要不斷優(yōu)化暖通空調(diào)自動故障檢測系統(tǒng)，提升其信息科技水平，通過建立一系列的故障診斷和神經(jīng)元故障診斷體系，不斷提升診斷方法經(jīng)濟適用性和結(jié)果可靠性，為暖通空調(diào)系統(tǒng)功能的發(fā)揮提供保障。