徐文斌

【摘 要】研究表明，由于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障具有傳遞性，一個部件出現(xiàn)故障會影響其它部件的正常工作，會引起多個參數(shù)的變化，所以有時就很難判斷到底故障的位置在哪里，也很難分清哪些是原因性數(shù)據(jù)，哪些是結(jié)果性數(shù)據(jù)，使故障診斷變得復雜。暖通空調(diào)的設備管理與運行對保證建筑的正常使用異常重要。

【關鍵詞】暖通空調(diào)；故障檢測；管理維護

一、引言

建筑與房地產(chǎn)行業(yè)的迅猛發(fā)展，使得建筑內(nèi)設備數(shù)量、復雜性都顯著增加，日常配件消耗、維修費用也明顯上升。由于現(xiàn)代建筑的復雜性和多樣性，也使中央空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷和處理更加困難。因此，只有采用先進的設備管理技術(shù)，才能確保設備的正常運行，避免重大事故的發(fā)生。

二、暖通空調(diào)系統(tǒng)常見故障分析

（一）暖通空調(diào)系統(tǒng)的特征

暖通空調(diào)系統(tǒng)的子系統(tǒng)主要有：供暖系統(tǒng)、通風系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。其中：（1）供暖系統(tǒng)主要包括熱水采暖和蒸汽采暖。在建筑中熱水采暖更為普及。熱水采暖利用熱水與二次熱交換器循環(huán)換熱來保持室內(nèi)的溫度。該系統(tǒng)的基本組成包括：鍋爐、循環(huán)泵、二次熱交換器、管道系統(tǒng)和室內(nèi)末端。（2）通風是指在室內(nèi)空間中送人新鮮空氣，排除廢舊空氣的過程。通風的主要目的是為了保證室內(nèi)空氣品質(zhì)，適當?shù)耐L也可以降低室內(nèi)空間的氣溫。通風包含自然通風和機械（強制）通風兩種形式。（3）空調(diào)系統(tǒng)是一種由多種部件組成，在人為控制下來調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部的空氣，以達到需要條件的設備組合。其基本功能是將送入建筑的空氣處理到一定狀態(tài)，用以消除室內(nèi)的余熱和余濕，使得溫度和濕度保持在人體可接受的范圍內(nèi)。

一個完整獨立的空調(diào)系統(tǒng)基本可分為三大部分，分別是：冷熱源及空氣處理設備、空氣和冷熱水輸配系統(tǒng)、室內(nèi)末端裝置。

通常，暖通空調(diào)系統(tǒng)，是由管道連接各種空調(diào)設備而組成的一個相互關聯(lián)、相互影響的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中有一個部件出現(xiàn)故障，則會影響其它部件的工作，進而影響整個系統(tǒng)的特性。例如：在蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中，如果冷凍水泵出現(xiàn)故障，則單位時間通過蒸發(fā)器的水量減小，蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力降低，壓縮機的壓縮比升高，功耗增加，系統(tǒng)的COP值下降，嚴重時會損壞壓縮機。這說明故障具有關聯(lián)與傳遞的特征。

（二）暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障特點

雖然暖通空調(diào)系統(tǒng)非常復雜，但也是由不同層次的子系統(tǒng)組成的。比如：冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等。所以，發(fā)生的故障總是隸屬于某一層次，在這一層次中，總有一個或幾個特征參數(shù)的變化與之相對應。例如：在采用風冷冷凝器的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中，如果冷凝器中的風機出現(xiàn)故障，它就隸屬于冷凝系統(tǒng)，則會引起通過冷凝器盤管的風量及冷凝器的出風溫度發(fā)生變化，風量和出風溫度即是這一故障的特征參數(shù)（又稱為原因參數(shù)）。利用故障的這一特性，我們可以提出診斷模型，并對原因參數(shù)和結(jié)果參數(shù)進行分類，從而實現(xiàn)對故障的正確診斷。這說明故障具有層次性與參數(shù)對應性的特征。

空調(diào)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障很多，也很復雜，根據(jù)不同的特征，可將它們進行分類歸納。根據(jù)故障顯現(xiàn)的程度，可分為顯性故障和隱性故障。如：風機停轉(zhuǎn)、導線脫落這種易察覺的故障屬于顯性故障；換熱器結(jié)垢、制冷劑滲漏等不易察覺的故障屬于隱性故障。根據(jù)故障對系統(tǒng)造成影響的程度，可分為軟故障和硬故障。如：風機停機、電機燒毀等使設備完全失效的故障為硬故障；閥門關閉不嚴、儀表漂移設備性能下降等故障為軟故障。根據(jù)故障發(fā)生的時間長短，可分為突發(fā)性故障和漸進性故障。另外，根據(jù)故障發(fā)生的部位，可分為機械性故障、空氣處理過程或設備及空氣分布部分的故障、配電和自動控制部分的故障等。

三、暖通空調(diào)設備故障檢測與診斷的系統(tǒng)分析方法

（一）先確定各故障對應的相關參數(shù)

通風與空調(diào)工程是大型建筑物的重要工程，對其設備的檢修也是日常管理維護的難點之一。當某一故障發(fā)生時，總有一些相關參數(shù)與之對應。相關參數(shù)可能很多，通過統(tǒng)計和必要的研究后，根據(jù)相關程度的高低篩選出有足夠建立故障模型的參數(shù)組。掌握了這些相關參數(shù)之后，才能利用這些數(shù)據(jù)來建立故障數(shù)據(jù)庫及相關的故障模型。

（二）應采集相關參數(shù)的運行數(shù)據(jù)，建立故障數(shù)據(jù)庫

在空調(diào)系統(tǒng)運行時，各個參數(shù)都有其正常的波動范圍，如果參數(shù)波動超出這一范圍，就可能發(fā)生了某種故障。通過前述理論分析或?qū)嶒炑芯?，已?jīng)能夠找出各故障對應的相關參數(shù)，再將這些相關參數(shù)的數(shù)據(jù)進行分析，建立其形成某種故障的數(shù)據(jù)模型。當這些參數(shù)波動超出其正常范圍，則就對應某一種故障。單純故障的模型比較容易建立，建立多種故障的模型則比較困難，但它也是以單純故障模型為基礎的。數(shù)據(jù)采集是建庫的基礎工作，是一項有相當難度的研究工作，一般都在實驗室中進行，主要通過仿真方式獲得。當然，也不排除從真系統(tǒng)中得到的寶貴數(shù)據(jù)，甚至從災難性事故記錄回放中取得的教訓。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集來的有關空調(diào)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)先與正常狀態(tài)數(shù)據(jù)庫進行比較，如果屬于正常數(shù)據(jù)，則采集系統(tǒng)繼續(xù)采集數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)不正常，則進行分類、分析、統(tǒng)計、存檔，以便于故障診斷時調(diào)用?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集以及實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫信息的存儲，是監(jiān)測系統(tǒng)和報表管理系統(tǒng)運行的基礎性工作，是長遠性工作，隨著系統(tǒng)運行時間的增長，系統(tǒng)本身獲得的經(jīng)驗也是逐步積累的。

（三）分層、分類地建立識別系統(tǒng)

建立了故障模型數(shù)據(jù)庫后，就要將采集來的數(shù)據(jù)與故障模型數(shù)據(jù)庫對應起來，并判斷出與采集來的數(shù)據(jù)最為接近的模型，經(jīng)分析軟件判斷出故障名稱。這就涉及到模型識別的問題，也即數(shù)據(jù)分類方法，就是采用什么分類方法將采集來的數(shù)據(jù)歸為模型數(shù)據(jù)庫中的某一類。

常用的分類方法有：人工神經(jīng)網(wǎng)絡法、貝葉司法、理論選擇法、統(tǒng)計模型法、模糊識別法等。不同的分類方法有不同的特點，所以在選擇時要根據(jù)故障數(shù)據(jù)的不同特點選擇合適的方法，以提高識別效率和準確度。

（四）對數(shù)據(jù)庫進行訓練和改進

編制具有學習功能的系統(tǒng)軟件，利用專家知識對系統(tǒng)進行訓練，使系統(tǒng)的性能逐步提高，最后達到預期效果。例如，實現(xiàn)設備預防性維護的重要環(huán)節(jié)之一就是要求系統(tǒng)本身能自動獲取設備故障的征兆。開發(fā)應用軟件時，從一開始就必須重視數(shù)據(jù)庫的建立完善的故障數(shù)據(jù)庫對系統(tǒng)的成功應用起著重要的作用。

四、體會與總結(jié)

暖通空調(diào)是人們所使用空調(diào)中最常用的一種，暖通空調(diào)以其獨特的優(yōu)勢而獨占市場。先進的設備管理技術(shù)是降低運行成本、節(jié)省能源和保障系統(tǒng)正常工作的關鍵。設備是智能建筑中配置的重要資源，因此，提高設備的可靠性對提高設備的效率、保證居住者利益、降低成本、提高經(jīng)濟效益都具有十分重要的意義。