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暖通空调系统故障检测与诊断方法的研究现状与应用 REVIEW ON THE FAULT DETECTION AND DIAGNOSIS METHODS FOR HVAC SYSTEMS 杨学宾 杜志敏 晋欣桥 祝用华 范波 颜健 上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200030 Tel: 021 E-mail: xqjin@sjtu.edu.cn 要：暖通空调（heating ，ventilation and air conditioning ，HVAC ）的故障检测与诊断（Fault detection and diagnosis, FDD ）技术对空调系统的运行可靠性、可维护性和可预测性具有十分重要的意义。 分类讨论了当前空调系统 FDD 方法，并对各种方法进行了评价。通过对目前应用现状的分析， 讨论了空调系统FDD 技术在应用中存在的问题及下一步的发展方向。 关键词：暖通空调 故障检测与诊断 评价 实际应用 0 前言 与冗余法和基于模型的方法不同，基于过程历 史的方法仅依靠于过程历史，也就是需要有大量的 商业建筑中由设备维护不良，性能退化和控制 历史数据。这些模型主要包括仅依赖于数据的黑箱 [1] 不当等原因引起的能耗损失估计在15-30%之间 。 模型（或输入-输出模型），和利用质量或能量守恒 HVAC 系统中的设备故障或传感器的偏差都有可 （或者利用工程知识来设定数学公式）的灰箱模 能造成室内舒适性的恶 或系统能耗的增加。因 型。 此，可靠 准确的检测和控制是系统稳定运行的基 1.1 冗余法 本前提，也是智能化和最优 控制实施的必要条 最初的传感器 FDD 方法主要采用冗余法，可 件。当系统发生故障时，必须迅速 准确的判断故 分为直接冗余，解析冗余和时序冗余三类。它们的 障原因、部位，并且要求系统在运行过程中具有预 特点如表1 所示。 防性，也就是能够预测可能发生的故障，从 尽量 1.2 基于定量模型法 减少故障的发生率或发生故障后能迅速排除。开发 [2-3] 在相同工况下，基于模型 的FDD 方法通过 FDD 技术，在HVAC 控制系统中融入相应的逻辑 比较实际系统和仿真模型的运行状态来检测和诊 以迅速准确地对故障进行检测诊断并制定排除方 断传感器故障。与普通的解析冗余法相比，该方法 法，已经成为迫切要求解决的重要问题。 更强调模型的概念。缺点是需要一个相对比较精确 多年来，FDD 技术一直是很多学科非常活跃的 的数学模型。常见的有等价空间法、观测器法、参 研究领域。本文综述了当前HVAC 系统中FDD 技