[发明专利]一种主动式变风量送风系统末端故障检测与诊断方法

说明书

本发明提供了一种变风量送风系统末端(VAV box)主动式故障检测与诊断方法。针对传统被动式故障检测与诊断方法难以有效诊断故障的实际情况，提出了通过向自控系统引入特定的扰动来获取针对性的故障征兆测量值的方法，实现了在不增加额外测点和诊断信息的情况下有效诊断大部分变风量送风系统末端故障。本发明提出了完整的故障检测与诊断流程，并针对变风量末端常见故障制定了完整的主动式故障诊断规则，解决了目前变风量送风系统末端由于传感器数量少、诊断信息不完整和故障特征相似导致的故障诊断难题。本发明所提供的新型主动式故障检测与诊断方法能够有效检测诊断大部分变风量送风系统末端故障。

技术领域

本发明属于建筑节能、建筑运维和建筑自控领域，涉及基于知识推理的故障检测与诊断方法与技术，特别是涉及变风量空调系统末端的故障检测与诊断方法及应用。

背景技术

变风量(Variable Air Volume,VAV)送风系统可以有效地满足多区域用户不同的冷/热需求，在大型公共建筑中得到了广泛的应用。但其系统规模庞大，控制策略复杂，各类故障频发。在这些故障中，变风量系统末端(VAV box)故障占据很大比例。对如此众多的VAV末端进行手动检修不仅耗时费力，同时也对技术人员的专业性有较高的要求。因此，自动故障检测与诊断(Fault Detection and Diagnosis,FDD)方法研究具有重要科学价值和工程意义。

变风量空调系统末端主要有如下五类故障：风阀故障、控制器故障、传感器故障、设计类故障以及操作类故障，如表3。大部分故障有相似的征兆，给故障检测与诊断带来了困难。近年来研究人员提出了许多变风量送风系统末端故障检测与诊断方法，但多基于被动式的方法，即通过对在线数据的分析来检测诊断故障。由于故障类型多且征兆相似，难以有效诊断出故障。因此，这是一个典型的信息不足情况下的故障检测诊断问题，低成本获取更多诊断信息是解决此问题的关键所在。

发明内容

本发明的能够克服现有技术的不足，提供一种信息不足情况下的变风量送风系统末端故障检测与诊断方法。

有鉴于此，本发明变风量末端主动式故障检测与诊断方法包括以下基本操作步骤：

S1：首先对待检测的变风量送风系统末端进行被动式故障检测，具体步骤为：

第1-1步，获取待检测的变风量送风系统末端实时运行数据，所述实时运行数据包括：房间温度传感器数据T_r、送风风量传感器数据F_s、风阀开度的控制信号μ、房间温度设定值T_set、送风风量设定值F_set；

第1-2步，对获得的实时运行数据进行预处理；

第1-3-1步，比较送风风量测量值与设定值的偏差，若偏差值大于送风流量阈值ΔF，且持续时间超过20min，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-3-2步，其中ΔF＝3*σ_F，σ_F为根据正常运行历史数据获得的送风风量测量值标准差；

第1-3-2步，比较房间温度测量值与设定值的偏差，若偏差值大于房间温度阈值ΔT，且持续时间超过30min，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-3-3步,其中ΔT＝3*σ_T，σ_T为根据正常运行历史数据获得的房间温度测量值的标准差；

第1-3-3步，若送风风量测量值持续60min无明显变化，即送风风量测量值的方差小于σ_F，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-3-4步；

第1-3-4步，若室内温度测量值持续180min无明显变化，即温度测量值的方差小于σ_T，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-4步；