暖通空调系统传感器的故障检测

孙迁犀++毛鹏宇

摘 要：随着我国建筑业的不断发展，暖通技术也随之逐步提高。然而在暖通空调系统中，也经常会或多或少出现一些问题影响着建筑物的使用，其中传感器的故障更是直接影响着空调系统的能否有效运行。本文主要针对暖通空调系统中，传感器出现故障的原因及检测方法进行简要的分析。

关键词：暖通空调系统；传感器；故障；检测

一、暖通空调系统的简述

暖通空调系统最先应用于美国，其工作原理主要是改变房间中的风量来使得室内所产生的负荷得到满足。因为系统绝大多数时间都是在负荷下进行工作的，所以能够在能源消耗上有一定程度上的降低，在节能的效果上有着显著的作用。这就使得空调系统的使用逐渐的传向了全世界，继而在世界各地都得到了广泛的应用，从而为节省能耗做出了一定的贡献。

暖通空调系统有许多有点，如灵活性较好、在建筑物的改建和建筑物的扩建中都非常适用，特别适合那种格局变化较大的建筑物之中。然而空调系统投资大、发生故障的概率也很大，另外它的控制系统非常负责，没有一定专业知识的人很难去操作。

二、暖通系统的故障

随着人类对节能意识及生活质量的要求不断的提高，专业学者研究出调节变风量系统及变水量系统的调节方法，使其更好的平衡暖通空调系统[1]。通过研究发现，在暖通空调系统中，传感器及组件是发生故障的主要器件，而主要故障类型则是水系统与制冷机以及空气侧等故障。

三、系统常见故障分类

（一）自然因素导致故障的产生

所谓自然因素就是指内因，也就是系统本身的因素而导致故障的产生。系统在运行过程中，因为自身质量的不合格而导致系统产生故障。在空调系统中，有许多的软件或者硬件组成，在空调系统的自然运行中，很可能会在出现硬件的损坏而导致系统的运行不正常或者是因为软件上的原因而导致系统不能有效的运行，这些都是属于自然故障[2]。

（二）人为因素导致故障产生

人为因素就是指操作者因为操作不当而引起系统的损坏。有些的人为因素是有意的，而有些的是无意的。有意的是人为的对系统进行破坏来导致系统不能正常的运行，而无意的则是在操作时因为操作不当而导致系统的损坏，这些都属于人为的故障。

四、传感器故障的主要分类

传感器的故障主要分为三类，一类是没有信号，一类是产生高频噪音，还有一类是发生慢漂移。

五、传感器故障的检测方法

针对第一类故障我们可以通过观看检测传感器的值，是否产生有必要的变化。而第二类故障一般是通过过滤器的方法来检测发现。第三类则较难发现，此类故障的测量值为真实值与传感器误差的结合，且测量误差大于允许误差，传感器出现此类故障时，其输出特性与无故障时的输出特性毫无差别，因此通过动态分析或过滤器也难以检测到此类故障，在此提出一种新型的检测方法，可以运用SCOM的方法来对传感器进行故障检测[3]。

六、SCOM的原理

一般来说，传感器出现故障的概率较少，几个传感器出现故障的概率就更小了，就更不用说几个传感器在同一时间全部出现故障这一概率了。

SCOM可以用数学的方式来进行表述，我们设想空调系统中有n个传感器，而s1，s2，.....sn是分别测N个传感器的参数[4]，根据空调系统的特征，这些参数的关系为：

Fi（Si）=fj（Sj）；gi（Si）>gj（Sj）>gk（Sk）；

（i、j、k=1、2、...、N）

此公式因为要对系统中的每一个传感器进行检测，所以它就必须具备完整性，也就是在公式中，每一个参数都必须在其中出现一次或两次，如果达不到这个要求，那么这个传感器就有故障了。

在空调系统中，测量之间的关系式决定着SCOM的可靠与否，所以全面的描述测量变量之间的关系就显得非常重要了。

通过研究了解，损坏传感器的具体位置是决定SCOM的是否可靠。如果传感器发生了漂移故障，假设漂移的量在5℃的范畴左右，传感器发生故障的发现率仅仅只有30%。那如果想要故障的发现率处于百分之百，漂移量的数据就要在8℃这个范畴上进行超越。通过这种方法，就能很快的发现空调系统中的故障，从而更好的对其进行维修，以保证空调系统的正常使用，而不至于造成能源浪费的现象。

七、工程实例

假设某一个建筑物安装了4台空调机，而4台空调机都是由冷冻机房来提供冷冻水，吸收新风的方式都是从相同的管道中采风。每个房间的送风方式都是由送风管输进的。为了更好的控制房间温度的精确度，我们在风道上加上末端加热器。于是我们知道测量变量存在以下关系：

（1）各机组的新风温度及新风湿度需一致；

（2）各机组的混风温度在新风温度与回风温度之间；

（3）所有空气状态点的湿度值都小于100%

（4）冷水阀开启状态下，混风温度高于表冷器后的空气温度

（5）冷水的进口温度低于出口温度

（6）冷水的出口温度在混风温度与冷水进口温度之间

（7）冷水进口温度应低于表冷器后的空气温度

（8）加热器开启状态下，表冷器下后的空气温度低于送风温度

（9）回风温度不能超出各个房间温度范围

（10）回风湿度不能超出各个房间适度范围

（11）各个机组的冷水进口温度需一致

除房间的湿度及温度之外，上述关系式全面的描述了在空调系统中，各个测量参数的相互关系。

在1995年，某能源管理系统在对传感器进行故障检测时，就运用了这个SCOM的检测方法，取得了较好的成绩。

八、结论

空调系统已经在我国得到了广泛的应用，已经普遍用于各建筑物之内，得到了人们的一致好评。然而系统中很容易出现传感器的损坏故障，这就要求维修人员要及时对其进行维修，保证空调系统的有效运行。而维修人员在进行传感器故障的确认时，要知道传感器故障主要是分为哪几类，分别通过什么方法去进行检测，这样就能更好、更快速的找到故障，进而加以维修以保证系统的运转。

参考文献：

[1]江亿，朱伟峰.暖通空调系统传感器的故障检测[J].清华大学学报（自然科学版），1999，12：54-56+61.

[2]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，2014，03：105-112.

[3]李志生，张国强，刘建龙.暖通空调系统故障检测与诊断研究进展[J].暖通空调，2005，12：31-38+67.

[4]蓝晓晨.暖通空调系统故障检测与诊断研究进展[J].科技风，2016，02：124.