暖通空調(diào)故障診斷技術(shù)的具體應(yīng)用

張大偉+楊亮

摘 要：為了保證暖通空調(diào)在故障診斷方面有良好效果，技術(shù)人員要認(rèn)識(shí)到故障診斷技術(shù)的重要性，并能結(jié)合實(shí)際需要制定出科學(xué)的暖通空調(diào)設(shè)備故障診斷方案。本文就暖通空調(diào)設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：故障診斷；暖通空調(diào)；診斷技術(shù)

在暖通空調(diào)正常使用的階段，由于暖通空調(diào)運(yùn)行環(huán)境的影響或者是設(shè)備自身性能的影響，導(dǎo)致暖通空調(diào)在實(shí)際的使用中容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題，這不僅會(huì)影響暖通空調(diào)的正常運(yùn)行，同時(shí)在對(duì)暖通空調(diào)進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，由于診斷時(shí)間較長(zhǎng)，也會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，因此加強(qiáng)暖通空調(diào)在其故障方面的診斷準(zhǔn)確性也就有更實(shí)際的意義。

1故障診斷處理技術(shù)概述

在各種電子技術(shù)逐漸普及到人們生活中之后，對(duì)人們生活起到了關(guān)鍵性的優(yōu)化作用，而一旦電子設(shè)備在使用中出現(xiàn)了各種故障，那么也會(huì)對(duì)人們生活，乃至是社會(huì)發(fā)展造成影響。在這種情況下，診斷技術(shù)的發(fā)展也就有了巨大的推動(dòng)力，并在故障診斷中融入了現(xiàn)代信息處理技術(shù)以及數(shù)字化的交互技術(shù)，這種處理技術(shù)在面對(duì)設(shè)備復(fù)雜性顯著提升的各種設(shè)備的時(shí)候，能發(fā)揮出更強(qiáng)的效果。

目前故障診斷類型的處理技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在了對(duì)各種設(shè)備的處理中，尤其是暖通空調(diào)等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電信號(hào)交互次數(shù)多的現(xiàn)代設(shè)備中，故障診斷技術(shù)的應(yīng)用效果更為突出。這種故障診斷技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用中，不僅能有效的對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷、排除，更重要的是能根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況以及環(huán)境情況對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況預(yù)測(cè)，在出現(xiàn)故障之前就采取相應(yīng)措施，防患于未然，這樣不僅能避免暖通空調(diào)出現(xiàn)各種故障，同時(shí)這也能為暖通空調(diào)的維護(hù)工作提供助力，保證暖通空調(diào)的正常運(yùn)行。

2暖通空調(diào)中故障診斷分析

2.1綜合使用各種資源進(jìn)行故障診斷

在使用故障診斷技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)各種故障的時(shí)候，現(xiàn)代故障診斷技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始全面的運(yùn)用各種現(xiàn)代技術(shù)，并能依托腦電設(shè)備超強(qiáng)的處理技術(shù)來(lái)綜合各種資源，使故障診斷技術(shù)對(duì)暖通空調(diào)在運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問(wèn)題有更好的處理效果。在數(shù)據(jù)分析視角對(duì)各種故障進(jìn)行分析的時(shí)候，各種故障之間也有可能會(huì)存在內(nèi)在聯(lián)系，這樣就能強(qiáng)化對(duì)各種故障的診斷效果。

2.2基于電子建模的故障診斷技術(shù)

電子建模模式對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行診斷的方式出現(xiàn)的時(shí)間較早，并且在不斷的研究中得以深化。通過(guò)使用電子建模類型的處理技術(shù)，能在電子平臺(tái)上構(gòu)建出全面、立體化暖通空調(diào)運(yùn)行模型，在這種建模處理技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段的時(shí)候，不僅能對(duì)故障進(jìn)行有效的檢測(cè)，同時(shí)還能通過(guò)向電子，模型中輸入時(shí)間變量、環(huán)境變量之后就能模擬出暖通空調(diào)的運(yùn)行情況，這樣就能更好的對(duì)暖通空調(diào)各種故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.3故障樹(shù)類型的故障診斷技術(shù)

在故障診斷技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)階段，還出現(xiàn)了故障樹(shù)類型的診斷處理技術(shù)，這種技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用中的主要思想是從故障體系的末開(kāi)始進(jìn)行診斷，這種從下至上的診斷方式能更有全面的對(duì)各種故障進(jìn)行分析，因此這種處理方式在實(shí)際的使用中通常會(huì)具有檢查體系較為嚴(yán)密的特點(diǎn)。在實(shí)際的使用中，這種檢驗(yàn)方式能對(duì)暖通空調(diào)故障進(jìn)行全面的分析，但如果所要檢查的設(shè)備體型較大或者是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障檢測(cè)的工作量偏大。

2.4模糊推理的診斷技術(shù)

基于模糊推理的故障診斷方法是利用以往的經(jīng)驗(yàn)值和模糊統(tǒng)計(jì)出來(lái)的數(shù)據(jù)構(gòu)成相關(guān)的模糊矩陣，再根據(jù)一設(shè)定好的模糊邏輯合成算法對(duì)其進(jìn)行模糊的綜合評(píng)判?？偟脑\斷思路來(lái)源于人們?nèi)粘Ｉ钪械哪：袛?，通過(guò)數(shù)據(jù)的模糊化輸入，而后經(jīng)過(guò)模糊合成后再進(jìn)行設(shè)備故障的診斷，通過(guò)模糊化輸出最為直觀診斷數(shù)據(jù)的判定方式。

3 FDD技術(shù)在HVAC領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)ANNEX34提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，20世紀(jì)末，世界上公開(kāi)發(fā)表將近30篇文章提及HVAC的故障診斷。在這為數(shù)不多的文章中，模仿和演示了20多個(gè)建筑的故障診斷，其中有88%的真實(shí)建筑采用了FDD工具的測(cè)試，對(duì)12%的建筑進(jìn)行了性能監(jiān)測(cè)和方案優(yōu)化的評(píng)價(jià)。在對(duì)以往相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中，空調(diào)機(jī)組和變風(fēng)量系統(tǒng)中FDD技術(shù)的應(yīng)用是最多的，其次是關(guān)于整體式空調(diào)機(jī)組中故障診斷技術(shù)應(yīng)用的文章比較多，除此之外，和制冷機(jī)組的FDD、設(shè)備控制中的FDD還有其他方面的FDD的文章也占一定的比例。

現(xiàn)階段，HVAC的故障診斷的研究，主要集中在空調(diào)機(jī)組和空調(diào)末端這兩個(gè)領(lǐng)域，其中屋頂式空調(diào)所占的比例最大，主要原因是這種空調(diào)在國(guó)外應(yīng)用地比較普遍，同時(shí)，還以為這個(gè)機(jī)型的容量比較小，人工設(shè)定的故障可以比較容易地插入其中，便于實(shí)現(xiàn)模擬故障的實(shí)際測(cè)量。從FDD的方法來(lái)看，以經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的黑箱模型的研究方法居多。但是，又因?yàn)镠VAC系統(tǒng)一般由很多部件構(gòu)成，非線性特征非常強(qiáng)烈，這就使得建筑負(fù)荷受室外氣候干擾的影響比較大。另外，模型與機(jī)組一定程度上的不匹配也一直是FDD中比較麻煩的問(wèn)題。因此，要建立起精確的HVAC的FDD物理模型的精確建立是非常困難的，即使是在子系統(tǒng)層別上先實(shí)現(xiàn)物理建模而后再對(duì)模型進(jìn)行解析困難也是非常大的。

4故障特征及分類HVAC

系統(tǒng)的故障一般情況下分為：硬故障和軟故障兩類。故障既有對(duì)全局產(chǎn)生影響的，也有僅作用于局部的，所以，它們對(duì)整個(gè)HVAC系統(tǒng)運(yùn)行的影響程度大小不一。硬故障主要是指機(jī)器設(shè)備及裝置元件上產(chǎn)生的故障，該故障一產(chǎn)生就會(huì)直接造成設(shè)備的完全失效。如風(fēng)機(jī)的停機(jī)、皮帶的斷裂、傳感器輸出信號(hào)的損壞、閥門的完全堵塞等等。從故障產(chǎn)生的時(shí)間來(lái)看，這類故障一般為突發(fā)性的，故障影響較大，檢測(cè)起來(lái)就比較容易。

軟故障是指機(jī)器設(shè)備性能的下降或部分失效的故障，例如風(fēng)機(jī)盤(pán)管結(jié)垢、閥門關(guān)閉時(shí)的泄漏、儀器的漂移等等。軟故障一般都是漸進(jìn)發(fā)生的，在故障產(chǎn)生之前，設(shè)備沒(méi)有明顯的征兆，最初難以診斷發(fā)生故障的部位。但是，事實(shí)上，漸進(jìn)性的軟故障多半是由于系統(tǒng)參數(shù)的惡化而導(dǎo)致的，也可以說(shuō)，軟故障所造成的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬故障。

5故障診斷技術(shù)的總結(jié)與展望

（1）由單一故障向復(fù)合的故障診斷轉(zhuǎn)變：由于復(fù)合故障的診斷比單一的故障診斷要復(fù)雜得多目前，解耦復(fù)合的故障診斷技術(shù)還不是很完善。其最基本的診斷思路就是把N個(gè)同一時(shí)間發(fā)生的設(shè)備故障解耦為互不相關(guān)的N個(gè)獨(dú)立的故障進(jìn)行診斷。

（2）從靜態(tài)的HVAC系統(tǒng)轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)的HVAC系統(tǒng)診斷：由于HVAC系統(tǒng)會(huì)遭到內(nèi)外負(fù)荷等變化的影響，這就導(dǎo)致HVAC發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化，為了達(dá)到簡(jiǎn)略的目的，在一定的精度范圍內(nèi)都把HVAC看作靜態(tài)的，靜態(tài)的HVAC系統(tǒng)就相應(yīng)地忽略了很多相關(guān)信息，特別是在HVAC設(shè)備的啟動(dòng)過(guò)程中，靜態(tài)的HVAC模型根本不能真實(shí)地反映具體情況。

（3）從黑箱模型向物理模型轉(zhuǎn)變：由于物理模型建立是相對(duì)比較復(fù)雜的，所以一般的研究都盡量回避物理模型的監(jiān)理，但是，隨著計(jì)算機(jī)硬件成本的逐步下降和運(yùn)算速度的進(jìn)一步提高，通過(guò)某些次要條件的簡(jiǎn)化，順勢(shì)進(jìn)行物理模型的建立，而后再借用相關(guān)的軟件進(jìn)行深入地計(jì)算和仿真依舊是HVAC研究的一個(gè)新的方向。

6結(jié)束語(yǔ)

故障診斷技術(shù)的出現(xiàn)為各種機(jī)械設(shè)備的正常使用創(chuàng)造了更為有力的條件，但這種技術(shù)在實(shí)際的使用中，也會(huì)由于操作難度較高、對(duì)設(shè)備要求較高而存在一定的難度，為了能有效提升故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確性，需要技術(shù)人員在促進(jìn)故障診斷技術(shù)發(fā)展的同時(shí)還能提升自身技術(shù)水平，真正實(shí)現(xiàn)故障診斷技術(shù)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]晉欣橋.冷水機(jī)組系統(tǒng)的溫度傳感器故障診斷[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）.

[2]姜大勇，黃道.空氣處理單元的故障檢測(cè)與診斷方法[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，1999（2）.

[3]趙黎麗.兩種人工智能方法應(yīng)用于地?zé)釤岜孟到y(tǒng)辨識(shí)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004（7）.

[4]李玉云.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用研究發(fā)展[J].暖通空調(diào)，2001（1）.

[5]胡昶.基于溫度檢測(cè)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)負(fù)荷預(yù)測(cè)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2003（1）.endprint