【碩士論文】變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)傳感器故障診斷研究.pdf

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1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)傳感器故障診斷研究姓名：孫勇申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：制冷與低溫工程指導(dǎo)教師：晉欣橋20050101上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)傳感器故障診斷研究摘要隨著中央空調(diào)系統(tǒng)在各種場合越來越廣泛的應(yīng)用中央空調(diào)系統(tǒng)得到了很大發(fā)展中央空調(diào)系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)也越來越復(fù)雜不管是商用辦公樓還是工業(yè)加工場所甚至是民用住宅都對空調(diào)系統(tǒng)提出了更高的要求要求空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定舒適和節(jié)能而為了達(dá)到這些要求都需要穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)而在暖通空調(diào)系統(tǒng)中傳感器測量信號的正確與否將直接影響系統(tǒng)能否正常的運(yùn)行和實(shí)

2、現(xiàn)需要的控制同時也影響對其它設(shè)備進(jìn)行故障診斷時結(jié)果的正確性因此如何保障系統(tǒng)傳感器的可靠性成為當(dāng)前許多學(xué)者所關(guān)注的課題本文正是基于這樣的背景研究如何診斷變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的傳感器故障以保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)即當(dāng)傳感器的測量值偏移真實(shí)值時采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄕ页鼍哂衅畹膫鞲衅鞑⑶掖致缘卣页鰷y量偏差值并使傳感器的測量值回復(fù)到正常的水平在實(shí)際系統(tǒng)中進(jìn)行故障診斷試驗(yàn)是非常不經(jīng)濟(jì)的同時還影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)為了研究和驗(yàn)證故障診斷方法本文首先建立了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)字仿真器在建立系統(tǒng)各部件數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上以TRNSYS為系統(tǒng)仿真平臺

3、將各部件模型連接成系統(tǒng)數(shù)字仿真器為了提高系統(tǒng)仿真器的運(yùn)行速度本文在建立系統(tǒng)的壓力流量平衡時把各部件的壓力流量關(guān)系單獨(dú)抽取出來建立單獨(dú)的模型充分利用TRNSYS多點(diǎn)疊代的特性求解系統(tǒng)各狀態(tài)參數(shù)本文對仿真器進(jìn)行了調(diào)試將系統(tǒng)中的各個PID控制器的控制參數(shù)都調(diào)節(jié)到恰當(dāng)?shù)乃绞瓜到y(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明系統(tǒng)數(shù)字仿真器能夠模擬實(shí)際系統(tǒng)的整體運(yùn)行趨勢能夠完成基本的控制要求為故障診斷的研究提供了必要的基礎(chǔ)-II-上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文在故障診斷方面本文所提出的診斷方法是一種結(jié)合系統(tǒng)比較和優(yōu)化的方法系統(tǒng)的比較和優(yōu)化方法,SC

4、OM和多元統(tǒng)計(jì)方法主犯成分分析,PCA的故障診斷方法系統(tǒng)比較和優(yōu)化方法以系統(tǒng)出現(xiàn)故障的傳感器總是少數(shù)為假設(shè)條件通過檢測系統(tǒng)各個測量值的一致性來檢測傳感器故障而主成分分析法利用系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下的測量數(shù)據(jù)來建立系統(tǒng)的模型從而避免了直接建立系統(tǒng)的解析模型系統(tǒng)比較和優(yōu)化方法的可靠性在很大程度上取決于各個測量參數(shù)之間關(guān)系的完備性系統(tǒng)越是簡單對于測量參數(shù)的描述就越少那么SCOM方法的可靠性就越低相反系統(tǒng)越大傳感器數(shù)目越多對于測量參數(shù)的描述就越多SCOM方法的可靠性就越高在本文的仿真模型中SCOM方法實(shí)現(xiàn)起來比較簡單但是對于傳感

5、器小漂移不是很敏感主成分分析法把測量數(shù)據(jù)空間分為主成分子空間PCS和殘差子空間RS在主成分子空間內(nèi)包含的主要是數(shù)據(jù)的正常部分而在殘差子空間內(nèi)主要包含的是故障通過檢測測量數(shù)據(jù)在殘差子空間內(nèi)的投影大小可以檢測系統(tǒng)是否出現(xiàn)了故障PCA方法實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜但是可以診斷出傳感器的小漂移在進(jìn)行采集信號的處理時本文利用小波進(jìn)行噪聲和粗差的濾出在進(jìn)行故障恢復(fù)時本文利用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的質(zhì)量能量守恒和壓力流量平衡來進(jìn)行單個傳感器故障的重構(gòu)最后在本文所建立的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)數(shù)字仿真器上對提出的故障診斷方法進(jìn)行了驗(yàn)證驗(yàn)證結(jié)果表明利用本文提出

6、的故障診斷方法能夠較為準(zhǔn)確地診斷出具有固定漂移故障的傳感器并能夠較好的診斷出單一故障點(diǎn)時傳感器的固定漂移值而且能夠以模塊化的形式嵌入到中央空調(diào)上位機(jī)中對傳感器的故障進(jìn)行在線診斷研究結(jié)果表明本文提出的故障診斷方法具有較高的可行性也為其它系統(tǒng)傳感器的故障診斷研究提供了參考依據(jù)關(guān)鍵詞故障診斷仿真?zhèn)鞲衅鞴潭ㄆ浦鞒煞址治龇?III-上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文SENSORFAULTDETECTIONANDDIAGNOSISOFTHEVAVAIRCONDITIONINGSYSTEMSABSTRACTWithextensiveapp

7、licationoftheHVACsystems,theHVACsystemshavebeenimprovedandbecomemoreandmorecomplicated.Currently,thecontrolsystemsinHAVCplayanimportantroleintheoperationofthesystems.Itsstabilityandreliabilityisthekeyoftheperformanceofthesystems,suchasindoorcomfortandenergycons

8、umption.IntheHVACsystems,validityofsensorsignalshasimportantinfluencesnotonlyonthenormaloperationofthesystembutalsoontherealizationofnecessarycontrol.Italsohaseffectsonfault