基于运行数据的离心式机组故障诊断研究

论文摘要

随着科学技术的快速发展和工业自动化水平的不断提高,空调系统在国民经济各部门和人民生活中应用日益广泛,空调系统的能耗越来越大。节能和环保成为当今世界关注的两个重大主题,提高能源利用效率和减少温室气体的排放变得越来越重要。暖通空调系统在实际的运行中,常常由于各种各样的故障导致系统无法满足设计的预期要求,导致大量的能源浪费,甚至经过正确调试的空调系统在运行一段时间之后也时常发生这样的情况。故障检测与诊断可以降低系统能耗并帮助系统恢复到正常的运行状态。因此,故障诊断对空调系统十分重要。本文提出了基于模型方法的离心式机组故障检测与诊断策略,该策略主要包含数据预处理器,回归模型的建立,实时阈值的产生和故障诊断分类器几个部分。机组故障检测与诊断策略是选取六个有典型物理意义的特性参数来指示冷水机组的运行情况,利用机组正常运行数据建立特性参数预测模型作为基准值,比较每个特性参数的计算值和基准值得到残差。故障阈值结合数据分析,采用统计分析方法计算得到,随机组运行工况变化而变化。当一个或多个特性参数的残差超出了相应阈值并有持续偏离的趋势时,就检测出机组存在故障,再由故障诊断分类器诊断出具体的故障。在机组系统的基本制冷循环和各个部件的热力学原理基础上,结合大量的实验数据分析了机组各个故障与每一个特性参数的相互影响,得到机组故障诊断分类器规则表。故障检测与诊断策略运用ASHRAE研究项目的实验数据进行了验证,并将该策略应用于香港某建筑真实空调系统,利用采集的机组历史运行数据分析了机组冷凝器结垢故障。最后,运用冷水机组故障检测与诊断策略原理在Visual Basic6.0环境下开发了冷水机组性能诊断软件

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 故障检测与诊断发展状况
• 1.2.2 HVAC系统故障特征及分类
• 1.2.3 故障检测与诊断基本知识
• 1.2.4 机组故障调查与分析
• 1.3 文献回顾
• 1.3.1 故障检测与诊断方法
• 1.3.2 机组性能预测与评价
• 1.3.3 传感器故障检测与诊断
• 1.3.4 机组故障检测与诊断
• 1.3.5 其他故障检测与诊断
• 1.4 本课题研究内容及论文结构
• 第2章 制冷机组系统
• 2.1 基本制冷循环
• 2.2 系统主要部件
• 2.2.1 蒸发器
• 2.2.2 压缩机
• 2.2.3 冷凝器
• 2.2.4 膨胀阀
• 2.3 离心式制冷机组
• 2.3.1 离心式制冷机组的组成
• 2.3.2 离心式制冷压缩机制冷量的影响因素
• 2.3.3 离心式制冷压缩机的能量调节
• 2.4 故障检测与诊断流程
• 2.5 小结
• 第3章 机组故障检测与诊断策略
• 3.1 离心式机组故障检测与诊断的基本策略
• 3.1.1 特性参数
• 3.1.2 故障诊断分类器规则
• 3.1.3 特性参数回归模型
• 3.1.4 回归模型的求解
• 3.2 故障阈值
• 3.2.1 故障阈值的概念
• 3.2.2 故障阈值的确定
• 3.3 故障检测与诊断策略的基本结构
• 3.3.1 数据预处理
• 3.3.2 故障检测与诊断模块
• 3.4 小结
• 第4章 离心式冷水机组故障检测与诊断策略应用
• 4.1 ASHRAE 1043-RP系统
• 4.1.1 系统介绍
• 4.1.2 测试工况
• 4.1.3 无故障测试
• 4.1.4 故障测试
• 4.2 ASHRAE 1043-RP实验验证
• 4.2.1 回归模型的建立与验证
• 4.2.2 故障检测与诊断策略验证
• 4.3 香港某建筑空调系统
• 4.3.1 系统介绍
• 4.3.2 数据获取
• 4.4 故障检测与诊断策略在真实建筑系统中的应用
• 4.4.1 回归模型的建立与验证
• 4.4.2 故障检测与诊断策略应用
• 4.5 小结
• 第5章 冷水机组性能诊断软件
• 5.1 软件开发的编程语言Visual Basic 6.0简介
• 5.2 软件的功能
• 5.2.1 OPC数据通信模块
• 5.2.2 性能诊断模块
• 5.2.3 绘制特性参数曲线模块
• 5.2.4 保存数据模块
• 5.3 软件界面
• 5.3.1 OPC数据通信界面
• 5.3.2 程序初始化界面
• 5.3.3 性能诊断主界面
• 5.3.4 绘制特性参数曲线界面
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B