[發明專利]一種主動式變風量送風系統末端故障檢測與診斷方法

有效

• 申請號: 201810168129.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108469097B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 趙陽;李婷婷;李裴婕;張學軍;范譽斌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F24F11/38
• 分類號: F24F11/38;F24F11/64;F24F110/10;F24F140/12;F24F140/40
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種變風量送風系統末端的主動式故障檢測與診斷方法，其特征在于，包括被動式故障檢測和主動式故障診斷兩個步驟；

S1：首先對待檢測的變風量送風系統末端進行被動式故障檢測，具體步驟為：

第1-1步，獲取待檢測的變風量送風系統末端實時運行數據，所述實時運行數據包括：房間溫度傳感器數據T_r、送風風量傳感器數據F_s、風閥開度的控制信號μ、房間溫度設定值T_set、送風風量設定值F_set；

第1-2步，對獲得的實時運行數據進行預處理；

第1-3-1步，比較送風風量測量值與設定值的偏差，若偏差值大于送風流量閾值ΔF，且持續時間超過20min，則直接跳轉至第1-5步，否則繼續進入第1-3-2步，其中ΔF＝3*σ_F，σ_F為根據正常運行歷史數據獲得的送風風量測量值標準差；

第1-3-2步，比較房間溫度測量值與設定值的偏差，若偏差值大于房間溫度閾值ΔT，且持續時間超過30min，則直接跳轉至第1-5步，否則繼續進入第1-3-3步,其中ΔT＝3*σ_T，σ_T為根據正常運行歷史數據獲得的房間溫度測量值的標準差；

第1-3-3步，若送風風量測量值持續60min無明顯變化，即送風風量測量值的方差小于σ_F，則直接跳轉至第1-5步，否則繼續進入第1-3-4步；

第1-3-4步，若室內溫度測量值持續180min無明顯變化，即溫度測量值的方差小于σ_T，則直接跳轉至第1-5步，否則繼續進入第1-4步；

第1-4步，未檢測出異常，得到該變風量送風系統末端無故障的結果，結束故障檢測與診斷過程，生成無故障的診斷報告；

第1-5步，檢測出異常，得到該變風量送風系統末端有故障的結果，執行S2主動式故障診斷；

S2:主動式故障診斷的具體步驟為：

第2-1-1步，若房間溫度測量值T_r與設定值T_set滿足T_r>T_set+3*σ_T；且送風風量設定值F_set處于最大值F_max，即|F_set-F_max|<σ_F；且送風風量測量值F_s與設定值F_set滿足F_s<F_set-3*σ_F；且風閥開度的控制信號μ處于最大值μ_max，即|μ-μ_max|<σ_μ，其中σ_μ為風閥開度的控制信號的標準差，則引入主動式行為即第2-1-2至2-1-3步；否則轉至第2-2-1步；

第2-1-2步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上提高10攝氏度，并持續15min，然后轉至第2-1-3步；

第2-1-3步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，結束主動式行為，然后轉至第2-1-4步；

第2-1-4步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F，且送風風量測量值F_s,ed與主動式行為前的送風風量測量值F_s,st滿足F_s,ed-F_s,st<3*σ_F，則判斷發生的故障為風閥卡在全關或部分開度，然后轉至第2-8步；否則轉至第2-1-5步；

第2-1-5步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F；且送風風量測量值F_s,ed與送風風量設定值F_set,ed滿足|F_s,ed-F_set,ed|<3*σ_F；且風閥開度的控制信號μ與無故障時的最低風量時閥門開度的平均值avg(μ_Fmin)滿足μ-avg(μ_Fmin)>3*σ_μ，則判斷發生的故障為送風靜壓過低，然后轉至第2-8步；否則轉至第2-2-1步；

第2-2-1步，若房間溫度測量值T_r與設定值T_set滿足T_r>T_set+3*σ_T；且送風風量設定值F_set處于最大值F_max，即|F_set-F_max|<σ_F；且送風風量測量值F_s與設定值F_set滿足|F_s-F_set|<3*σ_F，則引入主動式行為即第2-2-2至2-2-3步；否則轉至第2-3-1步；

第2-2-2步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，并持續15min，然后轉至第2-2-3步；

第2-2-3步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上升高10攝氏度，然后轉至第2-2-4步；

第2-2-4步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F；且風閥開度的控制信號μ_ed處于最小值μ_min，即|μ_ed-μ_min|<σ_μ；且送風風量測量值F_s,ed與送風風量最小值F_min滿足F_s,ed-F_min>3*σ_F，則判斷發生的故障為風量傳感器讀數漂移至最大值位置，轉至第2-8步；否則轉至第2-2-5步；

第2-2-5步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F，且主動式行為過程中測量得到的房間溫度測量值的標準差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T，則判斷發生的故障為房間溫度傳感器示數卡死在一個大于設定值的位置，然后轉至第2-8步；否則，判斷發生的故障為變風量末端設計尺寸偏小、房間溫度設定點過低、房間冷負荷過大或者送風溫度過高，然后轉至第2-7步；

第2-3-1步，若房間溫度測量值T_r與設定值T_set滿足T_r<T_set-3*σ_T；且送風風量設定值F_set處于最小值F_min，即|F_set-F_min|<σ_F；且送風風量測量值F_s與設定值F_set滿足F_s>F_set+3*σ_F；且風閥開度的控制信號μ處于最小值μ_min，即|μ-μ_min|<σ_μ，則引入主動式行為即第2-3-2至2-3-3步，否則轉至第2-4-1步；

第2-3-2步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，并持續15min，然后轉至第2-3-3步；

第2-3-3步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上提高10攝氏度，然后轉至第2-3-4步；

第2-3-4步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且送風風量測量值F_s,ed與主動式行為前的送風風量測量值F_s,st滿足F_s,ed-F_s,st<3*σ_F，則判斷發生的故障為風閥卡在全開或部分開度，轉至第2-8步；否則轉至第2-3-5步；

第2-3-5步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且送風風量測量值F_s,ed與送風風量設定值F_set,ed滿足|F_s,ed-F_set,ed|<3*σ_F；且風閥開度的控制信號μ與無故障時的最高風量時閥門開度的平均值avg(μ_Fmax)滿足avg(μ_Fmax)-μ>3*σ_μ，則判斷發生的故障為送風靜壓過高，轉至第2-8步；否則轉至第2-4-1步；

第2-4-1步，若房間溫度測量值T_r與設定值T_set滿足T_r<T_set-3*σ_T；且送風風量設定值F_set處于最小值F_min，即|F_set-F_min|<σ_F；且送風風量測量值F_s與設定值F_set滿足|F_s-F_set|<3*σ_F，則引入主動式行為即第2-4-2至2-4-3步；否則轉至第2-5-1步；

第2-4-2步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，并持續15min，然后轉至第2-4-3步；

第2-4-3步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上提高10攝氏度，然后轉至第2-4-4步；

第2-4-4步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且風閥開度的控制信號μ_ed處于最大值，即|μ_ed-μ_max|<σ_μ；且送風風量測量值F_s,ed與送風風量最大值F_max滿足F_max-F_s,ed>3*σ_F，則判斷發生的故障為風量傳感器讀數漂移至最小值位置，轉至第2-8步；否則轉至第2-4-5步；

第2-4-5步，根據實時運行數據，若在主動式行為結束時，送風風量設定值F_set,ed處于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且在主動式行為過程中測量得到的房間溫度測量值的標準差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T，則判斷發生的故障為房間溫度傳感器示數卡死在一個小于設定值的位置，然后轉至第2-8步；否則判斷發生的故障為變風量末端設計偏大、房間溫度設定點過高、房間冷負荷過小或送風溫度過低，然后轉至第2-7步；

第2-5-1步，若在60min內獲得的送風風量測量值的標準差STD(F_s,…F_s-60)小于σ_F，即STD(F_s,…F_s-60)<σ_F，其中F_s指當前送風風量測量值，F_s-60指60min前的送風風量測量值；且送風風量設定值的變換次數R_Fset大于6，則引入主動式行為即第2-5-2至2-5-4步，否則轉至第2-6-1步；

第2-5-2步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，并持續10min，然后轉至第2-5-3步；

第2-5-3步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上提高20攝氏度，并持續10min，然后轉至第2-5-4步；

第2-5-4步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，然后轉至第2-5-5步；

第2-5-5步，若送風風量測量值位于風量最小值和最大值之間，即F_s∈[F_max,F_min]；且在主動式行為過程中測量得到的送風風量測量值的標準差STD(F_s,st,…F_s,ed)小于σ_F，即STD(F_s,st,…F_s,ed)<σ_F；且送風風量設定值的標準差STD(F_set,st,…F_set,ed)大于σ_F，即STD(F_set,st,…F_set,ed)>σ_F，則判斷發生的故障為送風風量傳感器示數卡在風量最小值和最大值之間，轉至第2-8步；否則轉至第2-5-6步；

第2-5-6步，若送風風量測量值F_s,ed小于風量最小值F_min或大于風量最大值F_max，即F_s,ed<F_min或F_s,ed>F_max；且在主動式行為過程中測量得到的送風風量測量值的標準差STD(F_s,st,…F_s,ed)小于σ_F，即STD(F_s,st,…F_s,ed)<σ_F；且送風風量設定值的標準差STD(F_set,st,…F_set,ed)大于σ_F，即STD(F_set,st,…F_set,ed)>σ_F，則判斷發生的故障為送風風量傳感器示數卡在風量最小值和最大值之外，轉至第2-8步；否則判斷發生的故障為風閥遲滯、風閥粘滯、風量反饋控制回路控制問題或溫度反饋控制回路控制問題，轉至第2-7步；

第2-6-1步，若在60min內獲得的房間溫度測量值的標準差STD(T_r,…T_r-60)小于σ_T，即STD(T_r,…T_r-60)<σ_T，其中T_r指當前房間溫度測量值，T_r-60指60min前的房間溫度測量值；且送風風量測量值的標準差STD(F_s,…F_s-60)小于σ_F，即STD(F_s,…F_s-60)<σ_F，則引入主動式行為即第2-6-2至2-6-4步，否則轉至第2-7步；

第2-6-2步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，并持續10min，然后轉至第2-6-3步；

第2-6-3步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上提高20攝氏度，并持續10min，然后轉至第2-6-4步；

第2-6-4步，重設房間溫度設定值，在當前基礎上降低10攝氏度，然后轉至第2-6-5步；

第2-6-5步，若在主動式行為結束時，房間溫度測量值T_r,ed與設定值T_set,ed滿足|T_r,ed–T_set,ed|≤σ_T,；且在主動式行為過程中測量得到的房間溫度測量值的標準差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T；且送風風量測量值的標準差STD(F_s,st,…F_s,ed)滿足STD(F_s,st,…F_s,ed)>3*σ_F，則判斷發生的故障為房間溫度傳感器示數卡死，且其與設定值的偏差在閾值范圍內，轉至第2-8步；否則轉至第2-6-6步；

第2-6-6步，若在主動式行為結束時，房間溫度測量值T_r,ed與設定值T_set,ed滿足T_r,ed–T_set,ed>σ_T；且在主動式行為過程中測量得到的房間溫度測量值的標準差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T；且送風風量測量值的標準差STD(F_s,st,…F_s,ed)滿足STD(F_s,st,…F_s,ed)>3*σ_F，則判斷發生的故障為房間溫度傳感器示數卡在大于設定值的地方，轉至第2-8步；否則轉至第2-6-7步；

第2-6-7步，若在主動式行為結束時，房間溫度測量值T_r,ed與設定值T_set,ed滿足T_r,ed–T_set,ed<-σ_T；且在主動式行為過程中測量得到的房間溫度測量值的標準差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T；且送風風量測量值的標準差STD(F_s,st,…F_s,ed)滿足STD(F_s,st,…F_s,ed)>3*σ_F，則判斷發生的故障為房間溫度傳感器示數卡在大于設定值的地方，則轉至第2-8步；否則轉至第2-7步；

第2-7步，根據故障檢測診斷結果生成可疑故障列表；

第2-8步，根據故障檢測診斷結果，生成故障檢測診斷報告，并顯示故障類型；

其中下標_st表示主動式行為前時的參數，下標_ed表示主動式行為結束時的參數。