暖通空调系统故障检测与诊断技术研究进展

杨帅 闫自成

【摘要】加大对暖通系统故障的检测以及诊断技术的研究进展是很有必要的。通过加强经济性研究、加强理论研究、加强可靠性研究能够有效的提升暖通空调的使用寿命，减少暖通空调因故障导致的一些事故的发展，促进暖通空调产业安全稳定的发展。

【关键词】暖通空调；系统故障；检测与诊断技术

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。理论研究与调查表明，通过实施故障检测与诊断优化暖通空调系统的运行，可以降低20%-30%的建筑能耗，减少10%-40%的空调系统能耗。

一、自动故障检测与诊断的常用方法

近年来，大多数检测设备生产厂家，在设备的安全性与实用性上进行了相应的改善与创新，在检测产品中加入了一些保护系统与故障诊断系统。保护系统是通过设备的启停操作来实现故障检测，例如，当暖通空调中的制冷系统处于压力上限时，需要停止制冷系统的运行，运用检测设备的保护系统对制冷装置进行故障检测，找出故障原因。这种方法可以有效提高制冷系统的使用寿命，确保操作人员的安全，但这种去安全系统只能对一些故障情况较为严重的设备进行故障诊断，对系统的运行状态与特性恶化情况却无法起到有效的监测作用，致使设备在出现问题以后无法得到及时的维修，导致能源被大量损耗。

（1）间接方法指的是利用系统模型进行预测的方式，这种方式在施行过程中必须先建立正常的系统运行条件，同时更需要对已知故障条件进行系统建模，利用这些标准化的模型对系统进行详细预测，通过将预测得出的实际参数与测量数据进行比较，利用比较后得出的偏差作为分类器的输入参数，以此实现故障分类。其中的分类方法与直接方法相同，其中建立模型的方法包括回归法。模糊逻辑法、神经网络法与物理原理法等。在建立模型的过程中需要对模型的误差大小与准确性有一个明确的控制，以此提高故障诊断与检测的可靠性。

（2）直接方法指的是在空调系统中，将各个输入与输出的参数作为故障检测的症状，将这些症状输入到分类器中，根据事先制定好的分类策略进行详细分类，以此实现正确的故障分类，然后再给出故障诊断结果。直接方法在实际应用中主要是利用分类器的设计，常用的分类方法包括专家规则、贝叶斯分类法、故障树与神经网络等，这些分类方法都为设备自动故障检测与诊断提供了极大的便利，确保了诊断数据的准确无误。

二、在暖通空调中自动故障检测与诊断技术发展目标

（1）加强经济性研究。自动故障检测与诊断在今后的实际发展过程中需要加强自身的经济效益，让人们能够更加直观的认识到自动故障检测与诊断系统带给人们的便捷与保障。吸引更多的人来研究如何将自动故障检测与诊断系统更好地与暖通空调技术相结合。同时，在设计与研发的过程中，需要不断降低自动故障检测与诊断系统的投资费用，在提出诊断与检测方法时，需要尽可能的利用暖通空调系统本身的元器件，避免过多对自动故障检测与诊断系统进行篡改。

（2）加强理论研究。暖通空调是一一整套较为复杂的服务性制冷设备，在实际运转过程中往往极易受到外界因素的干扰，自动故障检测与诊断设备在实际应用于暖通空调中时，应使用更为简单、易于理解、适用面广的故障诊断方法，这样才能更好的维持暖通空调的稳定运转，加强理论知识的研究证实满足这一要求的必要性保障。通过加强对整个空调系统故障诊断方法的研究，可以切实有效地为暖通空调今后的运转提供理论知识保障。

（3）加强可靠性研究。自动故障检测与诊断技术在实际运行过程中，往往会受到外界因素干扰，进而出现一系列不可预见的问题，因此，提高自动故障检测与诊断系统运行的可靠性，是设备改善与创新过程中尤为重要的问题。通过加强自动故障检测与诊断系统的可靠性，可以极大地减少设备的错误警报，减少警报噪声对用户的干扰，避免操作者关掉自动故障检测与诊断系统，为暖通空调安全稳定的运行提供了有效保障。

三、常用的故障检测和诊断方法

（1）通过案例进行故障检测和诊断。暖通空调系统的故障主要分为硬件故障和软件故障，在故障发生时要根据实际情况进行处理。在故障发生时，如果不能立即得出诊断结果，可以根据故障发生的细节，在暖通空调故障知识库和相似的文件和资料中找到故障的原因，从而根据提示做好故障检测和诊断工作。暖通空调数据库内包括很多故障案例，检测者可以通过检索找到自己需要的内容，但是由于实际上的故障可能会有很多交叉故障产生，因此出现的现象与案例分析中的结果会有一定的差异，因此不能够对故障检测的结果立即确定，因此造成了故障诊断不迅速，这个方式还是有一定的局限性。

（2）通过推理而得出诊断方法。每一种故障发生时都会表现出不同的征兆，如硬件故障则会使机械停止运行或发生一定的声音提示等；有经验的诊断者就会根据系统故障的现象，推理出故障的具体地方及原因，从而做出相应的诊断措施。暖通空调系统故障时，也会有一定的数据紊乱的提示，这也能作为故障检测的评判标准，通过数据推理，将不清晰的提示内容加以整合，从而获得较准确的结论。通过推理，虽然也能够实现故障检测与诊断，但模糊的信息有时候也会产生错误的偏差，因此也会造成错误推理，因此要综合实践进行分析，从而使故障檢测与诊断更加准确。

（3）建立故障树诊断。暖通空调系统会因运行目的不同而造成的故障不同，在系统故障设计时，可以利用计算机的树形模型进行故障的排序和分类。在设置中，采用汉字提示，具有相应的菜单提示和编辑方式，方便故障的监视和诊断。在故障系统设置时，根据故障结果进行分类，在每个系列中各自按照相应的故障原因，对每一个故障进行相应的编号处理。在暖通空调系统出现故障时，将根据每一个编号的所处的故障系列，进行相应监视和诊断，在数据库中对应具体的位置，从而找到故障的源头。故障树诊断通过检索找到故障源头，从而对故障做出诊断，但当暖通空调系统较大时，故障模型也会相应复杂，因此给系统设计者带来了困难。

（4）通过神经网络进行故障诊断。由于机械运行时可能会同时引起多个故障，造成暖通空调系统故障复杂化，因此采取神经网络故障可以实现部分故障的检测和诊断。神经网络故障是利用神经元的作用，将大量的神经元应用于系统设计中，并对神经元进行设置，使神经元之间相互联系，建立成网络系统实现故障诊断。神经元是数据传递的纽带，通过大量的数据样本不断完善神经网络的功能，使每个故障在神经网络系统中都能够有显示，最终实现故障检测和诊断的功能。神经网络设计过程中不需要建立物理模型，而且对非线性的问题有着较大的优势，因此被应用于故障检测和诊断中。

（5）传感器和软件诊断。随着科学技术不断发展，对暖通空调系统的诊断方式更加科学化。传感器诊断是自动化诊断的一种方式，主要利用传感器实现机械运行时各个参数的变化，以达到正常运行的目的。暖通空调系统故障检测利用到传感器，可以实现故障自动检测，提高了检测效率和诊断速度。在暖通空调系统诊断中，软件诊断也发挥了重要作用，通过对系统的全面检测和修复，维护系统安全。

结语

暖通空调系统在运行时出现的故障会对整个系统的稳定造成较大的影响，因此要加强系统检测和诊断的能力。随着科学技术不断发展，各种故障检测和诊断方式应运而生，让故障维修更加简单，也促进了整个系统的安全和稳定。

参考文献：

[1]鲍士雄。制冷系统故障诊断中模糊模式识别技术的应用[J].制冷学报，2012

[2]陈友明。建筑能源管理与控制系统中传感器故障及其检测与诊断[J].暖通空调，2012