暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測與診斷技術(shù)研究進(jìn)展探究

摘要：現(xiàn)階段，暖通空調(diào)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶，并在改善人們生活質(zhì)量中發(fā)揮出了巨大作用。不過，隨著暖通空調(diào)的使用，許多故障也隨之產(chǎn)生，這對暖通空調(diào)的正常運(yùn)行造成了很大影響。鑒于此，本文便分析暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的各種常見問題，同時(shí)探討其故障檢測及其相關(guān)診斷技術(shù)，以期能夠在暖通空調(diào)發(fā)生故障時(shí)，通過相應(yīng)的技術(shù)手段來高效的解決這些故障，以此確保暖通空調(diào)系統(tǒng)的可靠、安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào);故障檢測;診斷技術(shù);研究進(jìn)展

引言

當(dāng)前，越來越多的建筑物已經(jīng)安裝了暖通空調(diào)，這也使暖通空調(diào)為建筑室內(nèi)環(huán)境的改善作出了重要貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，暖通空調(diào)在運(yùn)行過程中的耗能水平也在整個(gè)建筑耗能中占據(jù)了很大比例。以目前的建筑能源消耗情況來看，人們生活條件的不斷提高，使得能源消耗量也逐步提升，所以，倡導(dǎo)更加高效的節(jié)能，使空氣品質(zhì)得到進(jìn)一步提升，是暖通空調(diào)在不斷發(fā)展過程中的重要理念。不過，在使用暖通空調(diào)過程中，空調(diào)系統(tǒng)常常會因各種原因而出現(xiàn)故障，進(jìn)而造成系統(tǒng)運(yùn)行異常，即使對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)試，但仍舊會不可避免的發(fā)生故障，并由此在很大程度上產(chǎn)生了不必要的暖通能源浪費(fèi)，同時(shí)也嚴(yán)重影響了空氣品質(zhì)的。因此，采取相應(yīng)的技術(shù)手段來對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行必要的故障檢測和診斷，以確保系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障得以及時(shí)的排除，營造舒適的室內(nèi)環(huán)境，使暖通設(shè)備的能源損耗進(jìn)一步降低是非常必要的。

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中的常見故障與危害

暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，常常會因各種原因而發(fā)生不同類型的故障， 在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，任何部件都具備引發(fā)故障的可能。對于全封閉式的蒸汽壓縮式空調(diào)系統(tǒng)來說，由電氣故障所引發(fā)的系統(tǒng)故障要占到所有故障數(shù)量的一半以上，由機(jī)械故障所引發(fā)的系統(tǒng)故障則占到所有故障數(shù)量的百分之二十左右，還有系統(tǒng)管路、開關(guān)部分也可能會引發(fā)個(gè)別的系統(tǒng)故障。在電氣故障所引發(fā)的系統(tǒng)故障中，電動機(jī)損壞是導(dǎo)致故障發(fā)生的重要原因，在所有該類故障中的發(fā)生幾率要占到85%左右。當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般并不會因故障而造成安全事故的發(fā)生，大多數(shù)情況下都會使暖通空調(diào)的耗能水平明顯增加，或是室內(nèi)空氣質(zhì)量發(fā)生明顯變化。例如在美國一些地區(qū)便由于HVAC系統(tǒng)的故障而使得耗能水平顯著提高。

二、暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要故障類型

（一）硬故障

在暖通空調(diào)中，其硬故障是指空調(diào)內(nèi)部的機(jī)械設(shè)備及其運(yùn)轉(zhuǎn)部件原有的功能已經(jīng)喪失，并由此引發(fā)的一系列故障。舉例說明，在暖通空調(diào)發(fā)動機(jī)中的機(jī)械皮帶出現(xiàn)斷裂或脫軌問題、傳感器發(fā)生運(yùn)行異常、風(fēng)機(jī)中斷運(yùn)行問題等所引發(fā)的故障都屬于典型的硬故障。以故障發(fā)生時(shí)間來分析，硬件故障的出現(xiàn)都是具有突發(fā)性的，并會嚴(yán)重影響到暖通空調(diào)的正常運(yùn)行，而在對硬件故障進(jìn)行檢測與診斷時(shí)，其難度系數(shù)往往是比較低的。

（二）軟故障

所謂軟故障，是空調(diào)中的某些設(shè)備或零部件所具有的機(jī)械功能被逐漸削弱，也可能是一些局部的功能出現(xiàn)失效所導(dǎo)致的故障。舉例說明：在暖通空調(diào)中的管道經(jīng)過長期使用后出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)垢甚至堵塞問題，或是空調(diào)中的某個(gè)設(shè)備及部件的某個(gè)位置發(fā)生了泄露，也可能是設(shè)備儀表在長期使用后其穩(wěn)定性下降等，這些原因所導(dǎo)致的故障便是軟故障。對于軟故障來說，其故障往往是需要日積月累才會出現(xiàn)的，在故障剛出現(xiàn)時(shí)，可能并不會對暖通空調(diào)產(chǎn)生明顯的影響。因此對這類軟故障的檢測往往很難及時(shí)的發(fā)現(xiàn)。軟故障在出現(xiàn)以后，往往會隨著時(shí)間的推移而使得故障表現(xiàn)變得越來越明顯。以某種程度來看，相比于硬故障，軟故障往往會產(chǎn)生更大的危害性，所以必須要對軟故障檢測予以高度重視，確保相關(guān)防范措施得到及時(shí)落實(shí)， 這對于確保暖通空調(diào)系統(tǒng)的正常、可靠使用具有重要意義。

三、暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測與診斷技術(shù)的研究進(jìn)展

（一）案例診斷

在故障檢測中，常常會根據(jù)實(shí)際故障表現(xiàn)來找出對應(yīng)的相似案例來進(jìn)行分析，以便于明確故障類型，找出故障解決方法。一般來說，這種診斷方法涵蓋了對故障案例的檢索與表達(dá)過程，依據(jù)類似故障案例所總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)故障的快速排除。不過，這種故障診斷方法的精確性較低，并且具有一定的局限性。

（二）模糊推理故障診斷

故障模糊推理診斷方法則是根據(jù)歷史診斷中所積累的大量經(jīng)驗(yàn)，并依據(jù)具有較強(qiáng)模糊性的數(shù)據(jù)，以此對相應(yīng)的信息庫進(jìn)行構(gòu)建，以便于系統(tǒng)性的整合這些數(shù)據(jù)的邏輯，從而制定出一套具有較強(qiáng)綜合性的故障診斷標(biāo)準(zhǔn)，并利用該標(biāo)準(zhǔn)來對實(shí)際故障進(jìn)行判斷。該種故障診斷方法并沒有形成一個(gè)較為清晰的整體思路，因此在整理診斷數(shù)據(jù)過程中也具有明顯的模糊性。

（三）故障狀態(tài)穩(wěn)定性的模式識別診斷

在故障診斷中，還常常會按照故障狀態(tài)的穩(wěn)定性來進(jìn)行模式識別，以便于更加系統(tǒng)性、全面性的分析故障的特征表現(xiàn)及屬性等，然后對分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的總結(jié)與計(jì)算。這種診斷技術(shù)便被稱之為模式識別故障診斷技術(shù)，該技術(shù)方法不需要對研究模型進(jìn)行構(gòu)建，并且計(jì)算量也較少。

（四）小波診斷

當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，其系統(tǒng)信號往往會變得不穩(wěn)定或出現(xiàn)較大的波動，在此種情況下，便可應(yīng)用小波分析故障診斷技術(shù)來進(jìn)行檢測與診斷。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，其異常信號具有突變性，通過分析信號能找出一些可推斷的信息。因此，利用小波分析故障診斷法可以故障的發(fā)生位置及其給暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行帶來的影響程度進(jìn)行推斷，該診斷方法在信號處理中是非常適用的。

（五）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷

在暖通空調(diào)故障檢測及診斷中，還可利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來達(dá)到故障檢測與診斷目的，該技術(shù)是一種智能化檢測方法，通過大量人工神經(jīng)元之間的相互關(guān)聯(lián)來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，以此確保故障信號在神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行高效傳遞，然后由計(jì)算機(jī)來對這些故障信號進(jìn)行分析與處理，以此促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的修復(fù)與完善。這種診斷方法不需要對相應(yīng)的物理分析模型進(jìn)行構(gòu)建，并且具有診斷速度快、診斷結(jié)果準(zhǔn)確的應(yīng)用優(yōu)勢。

（六）規(guī)則故障診斷

現(xiàn)階段，在暖通空調(diào)故障檢測及診斷中已經(jīng)廣泛應(yīng)用規(guī)則故障診斷技術(shù)，該技術(shù)采用IF-THEN規(guī)則來對故障和預(yù)測所具有的各種聯(lián)系進(jìn)行表示，以此客觀反映暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)零部件的運(yùn)行關(guān)系，此外，該技術(shù)還融合了多個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)知識，并利用特定程序來對故障問題進(jìn)行智能化解決。

（七）故障樹診斷

故障樹診斷技術(shù)也是一種新興的現(xiàn)代化技術(shù)手段，該技術(shù)是以空調(diào)系統(tǒng)的主要故障為切入點(diǎn)，通過倒查方式來逐步排查故障，以此最終確認(rèn)故障類型，找到故障位置。該診斷方法能夠?qū)收线M(jìn)行比較全面、完整的檢索，不過，如果系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于龐大、復(fù)雜，則需要構(gòu)建一個(gè)很大規(guī)模的故障樹，對故障的排查難度也會由此大幅增加。

結(jié)語

總而言之，當(dāng)前我國針對暖通空調(diào)系統(tǒng)故障已經(jīng)總結(jié)出了許多先進(jìn)的故障檢測與診斷方法，這些方法可以有效滿足暖通空調(diào)的故障檢修要求。當(dāng)然，科技的不斷發(fā)展，必將使更多的故障檢測與診斷技術(shù)得以涌現(xiàn)，在故障檢測及診斷時(shí)所采用的工具也將更加標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化。由此可見，我國對暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測及診斷方面的技術(shù)研究仍舊有著很大的進(jìn)步空間，暖通空調(diào)系統(tǒng)的檢修工作也將變得更加便捷、高效，而這些都將使我國的暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中變得更加安全、可靠。

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作者簡介：

華正茂 （1987.02-） ，男，山東省青島市， 中級工程師 ，本科 ，研究方向：暖通空調(diào)。