暖通空调系统故障自动检测与诊断的研究与发展.pdfVIP

暖通空调系统故障自动检测 与诊断的研究与发展 湖南大学土木工程学院建筑环境与设备工程系 陈友明 易小文郝小礼 摘要 自动故障检测与诊断对暖通空调系统的最佳运行是非常有益的。本文 给出了暖通空调系统故障诊断的基本流程及故障分类。评述了其故障诊断的研究现 状、常用的方法及应用情况。并分析了故障诊断所面临的困难及今后的研究方向。 关键词故障检测与诊断故障诊断流程暖通空调系统 故障是指能够导致系统特性出现不可容忍性偏差的系统失灵n]。在暖通空调这样一种复 杂的系统中，大量地存在着各种各样的故障。故障的存在，对空调系统是非常有害的，它不 仅导致能源浪费，而且还会影响室内的舒适性，缩短设备的使用寿命。然而，对于日益复杂 的空调系统，仅依靠人力是很难及时发现系统中出现的各种故障。因此，使得自动故障检测 faultdetectionand 与诊断(automation diagnosis，铷疆)D)系统愈来愈成为空调系统运行过程 中必要的检测和监督手段。 现代空调的主旨是以人为本，强调以最少的能源消耗来达到所需的空调效果。对暖通空 调系统来说，故障的出现是造成能源无谓消耗的主要因素。研究表明，重新调试矫正故障后 再运行一旧的中型办公楼的中央空调系统可以节省能源20％--30％。就暖通空调系统而言， 给环境造成破坏的元凶莫过于阀门的泄漏，而自动故障检测与诊断系统可以实现对阀门泄漏 的自动报警，从而达到有效控制阀门泄漏的目的以减轻对环境的破坏。 即便是自动故障检测与诊断系统拥有上述的卓越性能，但要在暖通空调系统中应用自动 故障检测与诊断系统却困难重重。为了克服种种困难，将自动故障检测与诊断系统早日普及 到各种暖通空调系统中，以美国为首的科学家联合了大批的各国业内精英开展了卓有成效的 工作，并提出了Annex25和Annex34计划。相信在不久的将来，功能强大自动故障检测与 诊断工具将会使暖通空调系统面目一新，在大幅节能的前提下为人们提供更加舒适的室内环 境。 本文首先给出暖通空调系统自动故障检测与诊断的基本流程及故障分类。然后，对暖通 空调行业中自动故障检测与诊断的研究所应该请注意的问题进行探讨，最后，就今后暖通空 调行业故障诊断工具的开发与应用阐述个人的看法。 1 自动故障检测与诊断的基本流程及故障分类 故障诊断是探究导致系统失效原因的各种行为Ⅲ。图1是故障诊断的基本流程‘2|。它包 括4个部分：a)故障检测(faultdetection)。即通过与正常运行状态相比较，检查系统是否 出现异常。b)故障识别(fault 502 的原因。c)故障评价(fault evaluation)。评价系统失常的大小，对系统的影响程度，系统 能否容忍这种失常的存在，等等。d)故障决策(fault decision)。根据故障评价的结果，决 定是容忍故障的存在还是对故障进行恢复。故障恢复分为两种：一种是硬故障恢复。即通过 停机后对故障器件进行维修来恢复故障的方法。另一种是软故障恢复。它不是依靠对故障器 件进行维修来排除故障，雨是通过修改设定值或测量仪器的读数来实现故障的恢复。 图l 自动故障检测与诊断的基本流程 故障按照其严重程度可以分为硬故障(hardfault)与软故障(softfault)。硬故障主要 是指器件完全失效的故障，如：风机不能运转、阀门完全堵塞、传感器没有读数或读数完全 失效等。这类故障往往是突发性的，故障一般较大，因此，相对来说，它易于被检测到。软 故障是指器件性能下降或部分失效的各种故障，如：风机盘管的结垢、阀门的泄漏、传感器 的偏差与漂移等。软故障一般是渐变性的，故障发展较慢，故障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的危害更大。 fault)和传感器故障 按照故障发生的器件不同，可把故障分为元件故障(component (鲫sorfault)。元件故障主要是指风机、水泵、水阀、风阀、制冷机等设备出现的故障。而 传感器故障主要是指测控的传感器出现偏差、漂移、精度等级下降及完全失效等故障。在空 调系统中主要有：温度传感