摘要：目前,暖通空调在人们的生活中得到广泛运用,但空调系统在运行过程中常常会出现一些故障,影响暖通空调的正常运行。据统计,公共建筑总能耗60%用于暖通空调运行,是建筑中的重点耗能设备。此外,如果暖通空调发生故障,不仅影响正常运行,还将进一步增大耗能,造成资源浪费和经济损失。因此,分析并提出有效的故障检测诊断方法对建筑发挥基本功能和实现节能减排具有重要意义。
关键字：暖通；空调系统；故障检测；诊断；技术
一、暖通空调故障类型
（一）按性质分类
1、自然故障
指系统正常运行过程中由于自身设备等原因发生的故障。人为故障。指系统操作人员自身原因造成的故障。
2、按程度分类
硬故障。指系统设备、元件已经完全失去效用。此类故障发生较为突然,且存在一定破坏性,但检测难度低,常见的有风机启动异常与阀门卡住等。 软故障。指系统设备、元件持续使用中由于严重疲劳、磨损和腐蚀等原因失效后造成的故障。实际情况中,软故障发生率较高,且很难检测,从某种程 度上讲,其危害大于硬故障。
（二）按故障器件分类
1、组件故障 指各类设备发生故障,如风机和水泵无法工作,制冷机效率急剧下降。
2、传感器故障 指系统中各类传感器异常,包括偏差、精度下降与漂移等。
3、按具体发生位置分类
(1)水侧故障。指制冷机与水系统发生故障。(2)空气侧故障。指变更量末端与空气处理器发生故障。
二、我国暖通空调系统故障检测与诊断研究的现状分析
近年来,百姓的生活水平得到了整体的提升,对于环境的保护思想也被越来越多的人所接受,在这种情况下,暖通空调系统重传统的水力调节方式根本无法满足新的时代背景的要求,已经逐渐的被时代所淘汰。笔者在实际工作中发展暖通空调系统在运行的过程中容易出现问题的部分主要有两个,就是组件和传感器。这两种情况下无论是想要进行诊断还是进行故障检测和维修都非常困难,涉及到的需要变动的部分非常大。因此在实际工作中在遇到暖通空调系统故障的情况下,一般都会选择定量分析定性分析的手法,这样能够最大程度上提升故障检修的速度。在现在取得的一系列研究成果中,传感器诊断和神经网络诊断是两种最为有效快捷也最容易操作的方法,它们被应用的频率最高。
三、最新暖通空调系统故障诊断技术类别
（一）基于专家规则的方法
此方法是根据物理意义,建立描述基于变量或变量之间If-Then条件关系的规则集合,多应用于传感器数量较少的对象,例如空气处理单元和变风量末端等设备。例如,House等和Yang等开发了基于专家规则的空气处理单元传感器故障检测方法。Bruton等基于同类思想开发了基于云端的空气处理单元故障检测诊断平台。河南工业大学王海涛等开发了基于专家规则的变风量末端的故障检测诊断方法。该方法的优点是简单易用,对故障征兆明显的故障能够有效检测,但对复杂故障的检测与推理能力较弱。
（二）基于模型的方法
此方法是通过建立一系列对特定故障敏感且具有物理意义的指标模型,如物理模型或黑箱模型,并利用受诊对象的期望指标数值与实际指标数值之间的偏差来检测诊断故障。此类方法多应用于传感器相对较多的对象,例如冷水机组等。在研究早期,Bendapudi等开发了基于详细物模型的冷水机组故障检测诊断方法,但是需要待定或测量大量参数。进而基于简化的半经验模型方法研究增多,Wang等开发了面向故障检测诊断的简化表冷器物理模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆香港理工大学赵阳等开发了基于参数自待定模型的离心式冷水机组故障检测诊断方法,可以基于少量厂家数据训练半经验物理模型。近些年来,基于黑箱拟合模型的方法因其训练简单逐渐成为主流。香港理工大学赵阳等提出了基于支持向量拟合(SVR)的黑箱模型和指数加权移动平均值控制图(EWMA)检测系统层面故障的方法,故障探测精度明显提高。
（三）基于数据驱动的方法
此方法是通过使用机器学习算法对正常运行情况下的历史数据特征进行提取,通过判断当前数据与历史数据特征的一致性来检测诊断故障。这是近些年来暖通空调故障检测诊断领域新兴的方法,在有较多训练数据的情况下更为适用。香港理工大学王盛卫等提出了基于主元分析(PCA)的空气处理单元传感器故障检测诊断方法。天津大学李晟研究了PCA方法在定风量空调系统传感器故障诊断中的应用。上海交通大学杜志敏等进一步提出了基于PCA和联合角度分析的变风量通风系统故障检测与诊断方法,并且尝试将此方法用于暖通空调系统传感器故障的检测诊断。华中科技大学胡云鹏等对PCA在冷水机组传感器故障检测效率开展了研究。以上方法对传感器故障的检测精度均远超过基于专家规则和模型的方法。但是只考虑传感器故障,假设硬件故障不存在。上海交通大学谷波等提出了基于支持向量机多类分类器(SVM)方法的冷水机组故障检测诊断方法。
四、暖通空调故障检测技术的发展目标
（一）加强经济性研究
加大对暖通空调系统的检测和诊断是非常有必要的,尤其是对于经济方面来说大有助益。提升暖通空调的经济效益,就可以让使用者了解到故障检测给自己带来的便利,从而吸引更多的人加入其中,为暖通空调系统故障自动化检测提供强大的助力。对于开发和设计暖通空调的工作人员来说,节省故障自动检测系统的开支是一项重大的任务,需要在研究故障诊断方法的同时,利用系统自身的元器件,尽量减少对检测系统的篡改。
（二）加强理论性研究
加强对暖通空调故障检测方法的探讨,需要从加强故障系统的理论性研究入手。自动故障检测系统在暖通空调实际运行时,需要运用到可以广泛使用的检测方式,从而确保空调能够稳定运行。暖通空调是一项比较复杂的制冷设备,对暖通空调故障检测加强理论性研究也是满足技术发展的需要。
（三）加强可靠性研究
要想提升暖通空调的性能,除了要提升设计和制造方面的研究效率,还要确保空调系统处于正常的运行状态,实现性能空调的最优化。在检测暖通空调故障的时候,很可能会受到外界的影响,从而导致一些问题的出现。如果要对设备进行创新的话,就要首先确保暖通空调的故障检测系统的可靠性,提升系统的可靠性就可以降低设备发出警报的错误率,对于降低警报噪声也有很大的作用,而且操作者也不需要反复操作故障检测系统,为暖通空调的安全运行提供了很多保障。
结束语
对暖通空调系统进行故障检测的方法有很多,而且随着科学技术的不断发展,故障诊断技术也在不断进步和发展,在今后的故障检测中,诊断工具和技术也会越来越现代化和先进化,甚至有可能成为暖通能源管理系统的重要部分。由此可见,暖通空调的故障检测拥有很大的发展空间,而且具有一定的实用性和便利性,所以检测人员要根据空调系统故障的类型来采取解决措施,从而促进暖通空调系统安全和稳定地运行。
参考文献：
[1]韩琦,魏东,曹勇.暖通空调系统故障检测与诊断技术研究进展[J].暖通空调,2014,44(03):105-112.
[2]郭大为,吴德胜.高层建筑暖通空调系统设计方案探究[J].建设科技,2014(15):66-67.
[3]刘超,赵天怡,张吉礼,刘明生,陈婷婷,杨欣炜.基于建筑信息模型的建筑热工系统与暖通空调系统设计应用分析[J].暖通空调,2016,46(03):27-32.
[4]李树江,秦军,刘畅,张晓青.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].暖通空调,2007(04):30-34+18.
[5]白雪莲,王洪卫,郭林文.公共建筑暖通空调系统提高能效的措施分析[J].建筑节能,2007(09):1-5.
论文作者:甘敏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/26
标签：故障论文; 暖通空调论文; 方法论文; 传感器论文; 空调系统论文; 模型论文; 暖通论文; 《基层建设》2018年第35期论文;