试论暖通空调系统故障检测与诊断研究

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摘 要：暖通空调的故障检测与诊断即定位暖通空调中故障的发生的地点，确认故障类型、范围及严重程度，方便后续的维修护理。由于暖通空调产生故障将对设备性能和能耗有较大影响，因此暖通空调的故障检测与诊断对其后续的使用以及设备能耗的减少有重大意义。

关键词：暖通空调；故障检测；故障诊断

引言：随着暖通空调技术的发展，暖通空调系统的故障检测与诊断也得到了广泛研究，其起源可追溯到上世纪90年代。关于暖通空调系统的故障检测与诊断，其关键就在于对暖通空调系统故障的研究，建立起故障发生的特征与故障本身之间的联系形成故障诊断模型。利用成立的模型来对暖通空调的故障进行辨识就是暖通空调系统的故障检测与诊断。现如今，相较于国外对暖通空调故障的研究，我国还处于起步阶段，由于研究时间较晚，科技手段也较落后，对于暖通空调系统故障的研究大多只局限于传感器故障研究，远不如国外故障研究的类目众多。

一、暖通空调系统的故障研究

关于暖通空调系统的故障，其故障形式多种多样，由于暖通空调系统中含有许多的设备和零配件，系统之间互相关联，极为复杂，而暖通空调系统中的每一个部件都可能发生故障，根据统计，其中大部分故障为电气故障，还有少数机械故障和管道阀门配件类的故障。关于暖通空调系统的故障成因，由于系统复杂性难以确定，但是暖通空调系统的故障并不会产生危险，只是会使暖通空调系统的性能受损，影响用户的使用效果，还有就是增加设备系统的能源消耗。关于暖通空调系统的故障检测与诊断，其困难就在于暖通空调系统的复杂性。暖通空调系统是一个整体，它将系统之中的配件和设备，利用管道相互连接，可以说，暖通空调系统中的配件是有着联系的，配件之间是连结共生，相互影响的。

二、暖通空调系统的故障类型

暖通空调系统的故障除了自然老化而引起的故障还有因设计问题引起的故障，故障类型复杂且多，但大致分类可以分以下几点：首先，按系统故障的性质分类可分为自然故障和人为故障。自然故障是指因自身问题而导致的系统运行故障，而人为故障自然是指因人为损坏产生的系统故障。其次可以按照故障的严重程度来分，分为软故障和硬故障，软故障就是系统配件因为使用而积累损伤，表现为老化受损，从未导致配件的部分性失效或者使用效果降低的故障。而硬故障就是指设备，配件等彻底损坏，完全失去功效的情况。软故障的发生不像硬故障一般发生得迅速突然，且破坏性较大，软故障的故障发生是循序渐进的，隐蔽性较强，所以相较于软故障，硬故障的检测与诊断较为容易。最后按故障发生的配件分，暖通空调系统的故障又可细分为组件故障和传感器故障。组件故障是指暖通空调系统的组成设备发生故障，冷水泵或新风机发生故障就可以归于组件故障。传感器故障就是暖通空调系统中的各类传感器出现的故障，可能是数据采集的精度下降，也可能是完全没发挥作用。

三、暖通空调系统的故障辨识

（1）基于规则的专家系统故障辨识。这种故障检测与诊断的方法的应用较为广泛，涉及领域也较广，主要原理就是依靠对故障研究的历史信息，利用IF-THEN的规则能，表现故障表征与故障信息的特征之间的联系，通过电脑程序来进行检测与诊断。（2）基于模型的故障辨识。这一诊断方法是采用数字逻辑电路结构以及传输方式来对系统的各个层次进行故障检测，虽然故障诊断较为精准，但是由于计算复杂，所以故障辨识的效率并不高。（3）基于故障树的故障辨识。（4）基于案例推理的故障辨识。案例推理是通过同类型故障案例进行推理诊断的方法。缺点就是需要一定数量的案例，适用于变因不多的故障。（5）基于模糊逻辑的故障辨识。模糊逻辑是根据经验值和模糊数据构成模糊矩阵，再以模糊逻辑结合算法进行全面判断。（6）基于模式识别的故障辨识。模式识别主要是对正常运行模式与故障模式进行区分，通过两者的不同变量进行故障诊断。（7）基于小波分析的故障辨识。小波分析依靠对异常的工作信号所发回的信息进行分析，小波分析的故障检测适合做信号处理。（8）基于神经网络的故障辨识。这一方法通过大量相互关联的神经组成的网络来进行故障检测与诊断。（9）基于遗传算法的故障辨识。遗传算法的理念是根据自然界适者生存的法则，采用模糊区间的推理方法，运用遗传算法进行故障检测。

结语：随着暖通空调的快速发展，暖通空调的应用可以说渗透在社会的方方面面，暖通空调系统的故障检测与诊断有着不可估量的发展前景，其未来的发展必然向着高精度，高科技和高效率的方向。通过暖通空调系统故障检测与诊断实现暖通空调系统更好，更节能的优化发展，减少暖通空调设备的能耗，带来经济与节能的双重收益。

参考文献：

[1] 张景累.暖通空调系统故障检测与诊断研究[J].建筑工程技术与设计，2015（28）：21.