故障檢測與診斷技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用和展望

摘 要：暖通空調(diào)經(jīng)過了長時間的運行之后，由于安全條件、運行條件發(fā)生變化的原因會導(dǎo)致其性能發(fā)生一定的變化，其中熱泵在實際運行過程中與實驗標準條件下相比，運行時效相比存在10%的差別，甚至有些由于安裝的不合理導(dǎo)致其性能衰退30%。對此，故障檢測與診斷技術(shù)能夠?qū)VAC的設(shè)備及其運行進行有效檢測，同時優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)對相關(guān)事故的報警以及完成事故發(fā)生后的故障診斷及隔離工作。

關(guān)鍵詞：故障檢測；暖通空調(diào)；診斷；應(yīng)用；展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.022

暖通空調(diào)系統(tǒng)是由多種設(shè)備組合而成的，其中系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)用到了多個學(xué)科的技術(shù)，如熱力學(xué)、流體力學(xué)等。暖通系統(tǒng)的復(fù)雜性增強了故障發(fā)生的機率，同時各種故障的相互影響，也會造成新的故障。對此，在暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用運行中，加強其系統(tǒng)故障檢測與診斷技術(shù)應(yīng)用對保障空調(diào)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性及完全性有著重要作用，對提高空調(diào)系統(tǒng)運行可預(yù)測性有著重要意義[1]。

1 常用檢測及診斷技術(shù)

就現(xiàn)階段發(fā)展實際而言，HVAC常用故障檢測及診斷技術(shù)如下：

（1）基于模型的故障診斷方法。該方法主要采用數(shù)字邏輯電路的結(jié)構(gòu)以及輸入輸出行為當中所包含的相關(guān)知識來對故障進行表達。該方法由于所設(shè)置的多隔層次從而能夠精準的進行故障檢測，同時層與層之間的數(shù)據(jù)可以通用。但同時也需要為每個層側(cè)單獨建模，比如換熱器部分與時間序列相關(guān)且非線性，計算起來相對較為復(fù)雜，導(dǎo)致工作效率較低。

（2）基于規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)。該方法主要是通過IF-THEN的規(guī)則與形式即事件之間的關(guān)聯(lián)邏輯這樣的已有知識來對故障進行表達。較為方便的構(gòu)建與維護診斷知識庫，同時也可以實現(xiàn)相關(guān)知識的不斷更新與推廣。然而，對于某些并沒有被定義的規(guī)則卻無法進行故障辨識。

（3）基于故障樹的診斷方法。從故障的最終階段開始診斷，按照故障故障倒查這樣的方式來逐一診斷。這樣的方法能夠較為安全的進行故障搜尋，然而基于復(fù)雜的故障樹進行診斷需要大型計算機或者是相關(guān)軟件。

（4）基于模糊邏輯的故障診斷方法。該方法主要是基于以往經(jīng)驗值和統(tǒng)計數(shù)據(jù)（模糊），由此構(gòu)成模糊矩陣，進而基于模糊邏輯合成算法從而進行綜合評價。這樣的方法建模較為簡單，發(fā)展較快，然而其診斷的準確性卻很大程度上依賴于或者是受限于已統(tǒng)計資料和樣本。

（5）基于小波分析的故障診斷方法。該方法主要是對異常設(shè)備所發(fā)出的突變信號當中所載的故障信息進行收集并進行小波分析，從而找出故障的位置并判斷故障的大小。適用于信號處理，但是其表示方式只能是將時域波形轉(zhuǎn)化為頻域波形。

2 故障診斷新思路

細數(shù)故障診斷的發(fā)展歷程，其既是一個新興領(lǐng)域有是一個常規(guī)領(lǐng)域，從實踐上來看，經(jīng)過十多年的研究和發(fā)展，已經(jīng)形成了較為完善科學(xué)的理論體系，但是從工程實踐的角度來看，并不能夠?qū)崿F(xiàn)與理論的同步發(fā)展，就暖通空調(diào)領(lǐng)域而言，其工程實踐大多處于實驗室或者是仿真階段。對此，筆者認為要實現(xiàn)對實用性強的故障診斷技術(shù)的研究與掌握，需要從以下幾個方面進行深入分析與研究。

（1）綜合診斷。實際系統(tǒng)當中存在著復(fù)雜多變的內(nèi)外環(huán)境，另外各種診斷方式又存在著固有的缺陷和局限性，所以單純依靠某一種方法來對進行診斷，實現(xiàn)問題的完全解決缺乏保障，對此我們需要借助于多種方式來實現(xiàn)綜合診斷。

（2）在線實時診斷。在空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障之后，由于系統(tǒng)復(fù)雜性導(dǎo)致部件失靈不一定會產(chǎn)生于易于檢測的先兆，舉例來講比如VAV系統(tǒng)末端的送風(fēng)控制器，其在發(fā)生故障之后并不會直接引起室溫變化。對此，為了實現(xiàn)故障快速檢修和盡快修復(fù)，在線實時診斷系統(tǒng)起到了重要作用，通過對異常狀態(tài)進行預(yù)報及報警，從而指引我們更好的發(fā)現(xiàn)故障并進行分離。

（3）多故障診斷。系統(tǒng)部件種類及數(shù)量繁多，很可能發(fā)生多部件發(fā)生故障的情況。同一時間發(fā)生于固定位置的故障，這樣的假定最終不利于工作人員正確有效地判斷問題的根源。對此，多故障診斷具有重要的實際意義。

3 故障診斷發(fā)展方向

（1）復(fù)合故障檢測。由單一故障檢測向復(fù)合故障檢測發(fā)展，將多個同時發(fā)生的故障進行進行分解，通過針對單個獨立故障的檢測與診斷方式來進行，在現(xiàn)階段可以有效解決我們在面對復(fù)合故障時的困難。（2）動態(tài)故障檢測系統(tǒng)。暖通空調(diào)受外界因素影響較大，同時也比較容易。具體包括自然環(huán)境、人為因素，由于受到多樣性環(huán)境的影響，暖通空調(diào)內(nèi)部也在發(fā)生著多樣性變化。常規(guī)做法當中將某個特定精度范圍的暖通空調(diào)看做靜態(tài)，其中卻忽略了很多的問題，因為靜態(tài)模型并不能夠真實有效的反應(yīng)實際情況，尤其是在暖通空調(diào)剛剛啟動的時候。（3）傳感器冗余技術(shù)。正常的傳感器狀態(tài)是檢測、監(jiān)控與診斷推理系統(tǒng)正常工作的前提。因此，實現(xiàn)傳感器的狀態(tài)識別與故障診斷是診斷系統(tǒng)的主要任務(wù)之一[2]。與此同時，一方面?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)的不斷發(fā)展，另一方面成本也不斷下降，由此暖通空調(diào)故障檢測技術(shù)會逐漸向硬件冗余轉(zhuǎn)變。（4）自動故障檢測與診斷。暖通空調(diào)在運行過程當中，發(fā)生故障在所難免，其不僅僅會帶來一定的經(jīng)濟損失，還可能存在某些安全隱患。而以往的故障檢測與診斷則是由人工來完成，但是隨著社會的不斷發(fā)展與進步，自動故障檢測的方法出現(xiàn)并會在將來得到更為廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。

4 綜述

隨著能源緊缺日益嚴重和生活水平的提高，節(jié)能與提高室內(nèi)空氣品質(zhì)成為當前暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展的兩個重要主題。但是由于暖通空調(diào)系統(tǒng)會發(fā)生各種各樣的故障而使系統(tǒng)不能按照設(shè)計要求運行，即便是經(jīng)過正確調(diào)試的系統(tǒng)，運行一段時間后也常常會發(fā)生故障，造成能源浪費和室內(nèi)空氣品質(zhì)下降。為給人們創(chuàng)造一個高品質(zhì)、高效率的暖通空調(diào)系統(tǒng)，需要對其故障的檢測和診斷技術(shù)進行分析，找出實際的解決方法，同時對于空調(diào)溫度、電能配出的監(jiān)控和故障及時檢測診斷則需要使用電氣自動化設(shè)備相配合[3]。

參考文獻：

[1]邵騰躍.暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測與診斷研究進展[J].科研，2015（23）：31-32.

[2]郭其一，王立德.一種基于解析性冗余的傳感器故障診斷技術(shù)[J].鐵道學(xué)報，2000（04）：16-19.

[3]白曉芹.暖通空調(diào)故障檢測診斷與電氣自動化技術(shù)初探[J].工業(yè)B，2015（25）：272-273.