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摘要：暖通空调系统中的常见故障，严重影响了正常的生活，由此对于暖通空调故障检测和诊断技术的提高是一个很重要的问题。本文介绍了故障检测与诊断的基本方法，分析指出目前暖通空调系统故障检测与诊断技术存在的问题与发展方向。
关键词：暖通空调系统；故障检测；诊断；研究
０引言
随着能源紧缺日益严重和生活水平的提高，节能与提高室内空气品质成为当前暖通空调系统应用与发展的两个重要主题。但是由于暖通空调系统会发生各种各样的故障而使系统不能按照设计要求运行，即便是经过正确调试的系统，运行一段时间后也常常会发生故障，造成能源浪费和室内空气品质下降。因此将故障检测与诊断技术应用于暖通空调系统，及时发现故障并予以排除，对于维持室内环境舒适度、减少设备损耗、节约能源具有重要意义。
1暖通空调系统常见故障及分类
暖通空调系统经常会出现由于设备自然磨损、设计不合理或维护不够而导致的故障。
1.1 按故障性质分类
１）自然故障
自然故障是指系统在运行时因自身原因产生的故障。
２）人为故障
人为故障是指操作者有意或无意造成的故障。这类故障往往不被重视，而实际上在使用、运行过程中经常出现。
1.2 按故障程度分类
１）硬故障
硬故障是指设备或元件完全失效的故障。这类故障的发生一般比较突然，带有破坏性，但是比较容易检测到，如阀门卡住、风机无法启动等。
２）软故障
软故障是指设备或元件在使用过程中因疲劳、腐蚀或磨损等造成的性能下降或部分失效的故障，比如冷却盘管的结垢、供水阀门泄漏等。一般来说，软故障占相当大的比例，但因为其是渐变的，在初期往往难于被检测到。因此，从某种意义上讲，软故障的危害比硬故障更大。
1.3 按故障发生的器件分类
１）组件故障
组件故障主要是指各种空调设备故障，如水泵、风机不能工作，制冷机不能工作或效率下降，换热器结垢，水阀泄漏，风阀故障等。
２）传感器故障
传感器故障主要指温度传感器、压力传感器、流量传感器等发生偏差、漂移、精度等级下降及完全失效等故障。
1.4 按故障发生位置分类
１）水侧故障
水侧故障即为水系统和制冷机故障。一般情况下，暖通空调系统水侧包含制冷机组（热源）、冷水泵（热水泵）、冷却水泵、冷却塔、末端设备、分集水器、补水箱、补水泵、定压水箱（定压罐）、水处理装置、管网、阀门及其附件等。
2）空气侧故障
空气侧故障即为空气处理器及变风量末端故障。一般情况下，暖通空调系统空气侧主要有空气处理机组、空气输送管道和变风量空调末端装置，其中变风量空调末端装置的数量庞大，分布在空调区域的顶棚上，检修和维护比较困难。
２故障检测与诊断基本方法
从诊断步骤上分析，故障诊断由故障检测、故障识别、故障评价及故障决策几个过程组成。当系统被检测到有故障存在时，就要分析确定是什么故障并分析该故障对系统的影响程度，系统能否容忍这种故障。进而确定对该故障采取何种措施，比如对故障器件进行维修替换，或通过修改设定值或测量仪器的读数来实现系统的正常运行。
定性分析方法是指借助一些定性分析工具和行业专家的直觉、经验，凭分析对象过去和现在的延续状况及最新的信息资料，对分析对象的性质、特点和发展变化规律作出判断的一种方法。该方法利用的是专家的经验和事物之间的因果关系，适用于逻辑关系比较明确的系统。定量分析方法是依据统计数据建立系统模型，并用模型计算出分析对象的各项指标及其数值的一种方法。该方法适用于已有大量历史数据或能够建立精确解析模型的故障诊断。故障诊断方法的分类示意如图１所示。
3 目前常用于HVAC故障检测与诊断的技术
(1)基于规则的故障诊断专家系统基于规则的故障诊断系统最初是由人工智能(AI)发展起来的，目前在医学、地理、电子、化学等
行业的应用也很普遍。其主要思路是以IF—THEN的规则形式来表示有关诊断对象的故障和征兆之间的关系，也就是各种事件之间的逻辑关系。这种诊断方法是结合已有的各种知识(规则或事实)和一个已有的程序中来解决特定的问题。
(2)基于模型的故障诊断系统
基于模型的故障诊断系统由Davis在1984年提出，是采用数字逻辑电路的结构与输入输出行为的知识来表达故障的，该方法比较复杂，尤其是在HVAC系统中，很多部件(如换热器)都是非线性的并且和时间序列相关的，所以建模难度大，计算复杂。
(3)基于故障树的诊断方法
这种故障诊断方法的主要思想是诊断过程从系统最终的故障开始，从上到下倒查故障，形成一棵倒立的故障树。这种方法故障检索比较完全，但如果系统较大，故障树的规模也大，建立故障树比较复杂。
(4)基于模糊推理的故障诊断方法
这种故障诊断方法利用经验值和模糊统计数据构成模糊矩阵，再根据模糊逻辑合成算法进行模糊综合评判。总的思路是从日常生活中的模糊判断，通过模糊化输入数据，模糊合成后进行故障诊断以后，再去模糊化输出直观的判断。
(5)基于案例的故障诊断方法
这种故障诊断方法是通过访问知识库中过去同类问题的求解，从而获得当前问题的解的一种故障诊断推理模式。该方法需要大量的案例，应用有一定的局限性。目前，在航天器的诊断中也有应用。
(6)基于模式识别故障诊断方法
这种故障诊断方法主要思路是把故障诊断看成是正常工作状态模式和故障状态模式的分类和识别。通过获取故障特征量进行决策研究，也可以进行故障计算和诊断。这种方式的优点是不需要建模，计算量小。
(7)基于小波分析的故障诊断方法
20世纪80年代逐渐兴起的小波分析诊断工具对非平稳的信号和暂变的信号分析非常有用。设备工作状态异常时的突变信号载有故障信息，对这些突变信号进行小波分析就可以对故障的大小和位置做出分析。小波分析适合做信号处理。
(8)基于神经网络的故障诊断方法
这种故障诊断方法通过大量的、并行的、相互联系的神经元组成的网络来实现故障诊断。输入信号在神经元之间反复往返传递，神经网络建立
后，通过大量的数据样本来训练这个网络，不断修正网络之问的权值，最后用数据样本校验神经网络。对非线性的问题，神经网络具有天然的优势，也不需要建立物理模型。
(9)基于遗传算法的故障诊断方法
这种方法最初由Michigen大学的JohnHolland于1975年提出，其主要思想是从一个代表最优问题的一组初值解(种群)的染色体繁殖，交叉或变异产生新的个体，依照适者生存的原则，通过若干代进化最终得出条件最优的个体，故障诊断采用的是基于模糊区间的推理方法，利用遗传算子，淘汰父代中适应性低的个体，如果达到设定繁殖代数或算法收敛，则返回最好的基因。
参考文献
[1]姚杨,杨自强,马最良;空气源热泵冷热水机组中压缩机性能的模拟[J];哈尔滨建筑大学学报;2011年06期
[2]姜大勇,黄道;空气处理单元的故障检测与诊断方法[J];建筑热能通风空调;2010年02期
[3]姜益强,姚杨,马最良;基于人工神经网络的空气源热泵冷热水机组的性能模拟[J];流体机械;2012年05期
[4]傅明星,曹琦,王宜义,刘顺波;空调器新型模糊控制器研究[J];暖通空调;2011年02期
论文作者:俞茂汕
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/21
标签：故障论文; 故障诊断论文; 方法论文; 系统论文; 模糊论文; 暖通论文; 空调系统论文; 《基层建设》2016年31期论文;