[发明专利]变风量空气处理机组主动式故障诊断方法

权利要求书

1.一种变风量空气处理机组主动式故障诊断方法，包括数据通信、基于专家规则的故障诊断、主动式故障诊断步骤；其特征在于：

一、所述数据通信为：

第1-1步，利用VB语言和OPC客户端从EMCS系统的中央处理器获取变风量空气处理机组实时运行数据，所述实时运行数据包括传感器数据、控制信号和设计参数，即：送风温度传感器数据、送风温度设定值、回风温度传感器数据、混合风温度传感器数据、送风相对湿度传感器数据、回风相对湿度传感器数据、混合风相对湿度传感器数据、冷冻水温度传感器数据、冷冻水温度设定值、送风静压传感器数据、送风静压设定值、表面冷却器水阀控制信号、新风阀开度控制信号、新风阀开度测量信号、表面冷却器水阀开度测量信号、送风机运行状态信号、送风机转速测量信号、送风机转速控制信号和冷冻水循环泵功率信号；

第1-2步，对第1-1步中所述传感器数据、控制信号和设计参数进行逐项标识，若实际变风量空调系统具有某个传感器数据、控制信号或设计参数信号，该传感器数据、控制信号或设计参数信号将标识为“有”；若实际变风量空调系统没有某个传感器数据、控制信号或设计参数信号，该传感器数据、控制信号或设计参数信号将标识为“无”；

第1-3步，将变风量空气处理机组的新风比设计值赋值给新风比期望值，并将所述新风比期望值信号标识为“有”；若缺少所述变风量空气处理机组的新风比设计值，则将新风比期望值信号标识为“无”；

第1-4步，根据变风量空气处理机组的过滤器设计参数，将1.3倍的所述过滤器前后最大压差作为过滤器前后压差的阈值，并将过滤器前后压差的所述阈值信号标识为“有”，如果不能获取变风量空气处理机组过滤器的设计数据，则将过滤器前后压差的阈值信号标识为“无”；

第1-5步，利用所述VB语言和所述OPC客户端向所述EMCS系统的中央处理器发送主动式故障诊断的控制信号；

二、所述基于专家规则的故障诊断为：

第2-1步，若所述送风温度测量值、送风温度设定值和表面冷却器水阀开度测量值没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-2步；若送风温度测量值与送风温度设定值之间的温差大于1.5℃，所述表面冷却器水阀开度测量值小于95%，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在表面冷却器水阀故障；

第2-2步，若送风温度测量值、送风温度设定值、表面冷却器水阀开度控制信号和表面冷却器水阀开度测量值没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-4步；若送风温度测量值与送风温度设定值之间的温差大于1.5℃，表面冷却器水阀开度测量值与表面冷却器水阀开度控制信号之间的偏差大于5%，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在表面冷却器水阀控制器故障；

第2-3步，若送风温度测量值、送风温度设定值、表面冷却器水阀开度控制信号和表面冷却器水阀开度测量值没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-4步；

若送风温度设定值与送风温度测量值之间的温差大于1.5℃，表面冷却器水阀开度控制信号与表面冷却器水阀开度测量值之间的偏差大于5%，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在表面冷却器水阀控制器故障；

第2-4步，若送风温度测量值、送风温度设定值、冷冻水温度测量值和冷冻水温度设定值没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-6步；若送风温度测量值与送风温度设定值之间的温差大于1.5℃，冷冻水温度测量值与冷冻水温度设定值之间的温差大于1.5℃，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在冷冻水温度过高问题；

第2-5步，若送风温度测量值、送风温度设定值、冷冻水温度测量值和冷冻水温度设定值没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-6步；若送风温度设定值与送风温度测量值之间的温差大于1.5℃，冷冻水温度设定值与冷冻水温度测量值之间的温差大于1.5℃，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在冷冻水温度过低问题；

第2-6步，若送风温度测量值、送风温度设定值和冷冻水循环水泵功率信号没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-7步；若送风温度测量值与送风温度设定值之间的温差大于1.5℃，冷冻水循环水泵功率信号为0，且持续时间大于15分钟，则判定变风量空调系统存在冷冻水循环水泵故障；

第2-7步，若送风温度测量值、混合风温度测量值和表面冷却器水阀开度测量值没有全部标识为“是”，直接跳转至第2-8步；若表面冷却器水阀开度测量值小于1%，混合风温度测量值与送风温度测量值之间的温差大于2.5℃，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在表面冷却器水阀泄露故障；

第2-8步，若所述变风量空气处理机组的过滤器前后压差测量值和所述过滤器前后压差的阈值信号没有全部标识为“是”，则直接跳转至第2-9步；过滤器前后压差测量值大于过滤器前后压差的阈值，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在过滤器堵塞故障；

第2-9步，若送风温度测量值、混合风温度测量值、回风温度测量值和新风比期望值没有全部标识为“是”，则直接跳转至第2-11步；根据式计算新风比，新风比阈值由式计算确定；新风比期望值是变风量空调系统设计时的新风比设计值；若送风温度测量值与送风温度设定值之间的温差大于1.5℃，新风比计算值与新风比期望值之间的偏差大于阈值，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在最小新风量的新风阀开度设定值过大故障；

第2-10步，若送风温度测量值、混合风温度测量值、回风温度测量值和所述新风比期望值没有全部标识为“是”，则直接跳转至第2-11步；根据式计算新风比，新风比阈值由式计算确定；

新风比期望值是变风量空调系统设计时的新风比设计值；若送风温度设定值与送风温度测量值之间的温差大于1.5℃，新风比期望值与新风比测量值之间的偏差大于阈值，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在最小新风量的新风阀开度设定值过小故障；

第2-11步，若送风温度测量值、混合风温度测量值和表面冷却器水阀开度测量值没有全部标识为“是”，则直接跳转至步骤三；若送风温度测量值与混合风温度测量值之间的温差大于2.5℃，表面冷却器水阀开度测量值大于99%，且持续时间大于30分钟，则判定变风量空调系统存在混合风温度传感器故障；

三、所述主动式故障诊断为：

首先根据上述基于专家规则的故障诊断中检测到的故障，然后使变风量空气处理机组进入预先设定的主动式故障诊断步骤，逐项排除潜在的故障原因，分离和诊断变风量空气处理机组故障。

2.根据权利要求1所述的变风量空气处理机组主动式故障诊断方法，其特征在于：所述主动式故障诊断中，所述预先设定的主动式故障诊断步骤为：

步骤3-1、所述送风机故障和送风静压传感器故障的诊断：

第3-1-1步，如果所述送风静压测量值、送风静压设定值、送风机转速测量值、送风机转速控制信号、过滤器前后压差测量值和过滤器前后压差的阈值没有全部标识为“是”，直接转入步骤3-2；

第3-1-2步，如果送风静压设定值与送风静压测量值之间的压差大于30Pa，持续时间超过30分钟，则进行送风机和送风静压传感器的主动式故障诊断过程；否则，直接转入步骤3-2；

第3-1-3步，将送风机转速控制信号增加10%，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态，若送风静压测量值和过滤器前后压差测量值均不随风机转速控制信号增加而增加，则判定变风量空调系统存送风机故障；

第3-1-4步，若在第3-1-3步中，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态后，送风静压测量值不随着送风机转速控制信号增加而增加，而过滤器前后压差测量值随着送风机转速控制信号增加而增加，则判定变风量空调系统存在送风静压传感器故障；

步骤3-2、变风量空气处理机组温度传感器主动式故障诊断：

第3-2-1步，如果送风温度测量值、回风温度测量值、混合风温度测量值和新风阀开度控制信号、新风阀开度测量信号没有全部标识为“是”，直接转入步骤3-3；

第3-2-2步，如果混合风温度测量值既小于回风温度测量值又小于新风温度测量值，或混合风温度测量值既大于回风温度测量值又大于新风温度测量值，且持续时间超过30分钟，则进行变风量空气处理机组温度传感器主动式故障诊断过程；否则，直接转入步骤3-3；

第3-2-3步，新风阀开度控制信号设为0%，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态，获得进入所述新的稳定状态后回风温度测量值和混合风温度测量值；

第3-2-4步，如果第3-2-3步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后新风阀开度测量值大于1%，则判定变风量空调系统存在新风阀故障；

第3-2-5步，新风阀开度控制信号设为100%，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态，获得变风量空调系统进入所述新的稳定状态后新风温度测量值和混合风温度测量值；

第3-2-6步，如果在第3-2-5步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后新风阀全开时新风阀开度测量值小于99%，则判定变风量空调系统存在着新风阀故障；

第3-2-7步，如果在第3-2-3步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后混合风温度测量值与在第3-2-5步中所述变风量空气处理机组进入新的稳定状态后混合风温度测量值之间的温差的绝对值小于0.2℃，则判定变风量空调系统存在混合风温度传感器故障；

第3-2-8步，如果在第3-2-3步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，混合风温度测量值与回风温度测量值之间的温差的绝对值≤0.2℃，同时，在第3-2-5步中所述变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，新风温度测量值与混合风温度测量值之间的温差的绝对值大于0.2℃，则判定变风量空调系统存在新风温度传感器故障；

第3-2-9步，如果在第3-2-3步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，混合风温度测量值与回风温度测量值之间的温差的绝对值≤0.2℃，同时，在第3-2-5步中所述变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，新风温度测量值与混合风温度测量值之间的温差的绝对值≤0.2℃，则判定变风量空调系统存在新风阀故障；

第3-2-10步，如果在第3-2-3步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，混合风温度测量值与回风温度测量值之间的温差的绝对值大于0.2℃，同时，在第3-2-5步中所述变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，混合风温度测量值与新风温度测量值之间的温差的绝对值大于0.2℃，则判定变风量空调系统存在混合风温度传感器故障；

第3-2-11步，如果在第3-2-3步中，变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，混合风温度测量值与回风温度测量值之间的温差的绝对值大于0.2℃，同时，在第3-2-5步中所述变风量空气处理机组进入新的稳定状态后，混合风温度测量值与新风温度测量值之间的温差的绝对值≤0.2℃，则判定变风量空调系统存在回风温度传感器故障；

步骤3-3、变风量空气处理机组相对湿度传感器故障的故障诊断：

第3-3-1步，如果送风相对湿度测量值、回风相对湿度测量值、混合风相对湿度测量值和新风阀开度控制信号没有全部标识为“是”，直接转入步骤3-4；

第3-3-2步，如果混合风相对湿度测量值既小于回风相对湿度测量值又小于新风相对湿度测量值，或混合风相对湿度测量值既大于回风相对湿度测量值又大于新风相对湿度测量值，且持续时间超过30分钟，进行变风量空气处理机组相对湿度传感器故障诊断过程，否则，直接转入步骤3-4；

第3-3-3步，新风阀开度控制信号设为0%，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态，获取进入所述新的稳定状态后混合风相对湿度测量值和回风相对湿度测量值；

第3-3-4步，新风阀开度控制信号设为100%，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态，获取进入所述新的稳定状态后混合风相对湿度测量值和新风相对湿度测量值；

第3-3-5步，在第3-3-3步中，变风量空气处理机组进入所述新的稳定状态后，若混合风相对湿度测量值与回风相对湿度测量值之间的偏差的绝对值≤1%℃，则判定变风量空调系统存在新风相对湿度传感器故障；

第3-3-6步，在第3-3-4步中，变风量空气处理机组进入所述新的稳定状态后，若混合风相对湿度测量值与新风相对湿度测量值之间的偏差的绝对值≤1%℃，则判定变风量空调系统存在回风相对湿度传感器故障；

第3-3-7步，若在第3-3-3步中，变风量空气处理机组进入所述新的稳定状态后，混合风相对湿度测量值与回风相对湿度测量值之间的偏差的绝对值大于1%，且在第3-3-4步中变风量空气处理机组进入所述新的稳定状态后混合风相对湿度测量值与新风相对湿度测量值之间的偏差的绝对值大于1%，则判定变风量空调系统存在混合风相对湿度传感器故障；

步骤3- 4、最小新风量的新风阀开度设定值过大的故障纠正方法：

第3-4-1步，如果在第2-9步中检测到最小新风量的新风阀开度设定值过大故障，采用二分法纠正最小新风量的新风阀开度设定值过大故障，进行最小新风量的新风阀开度设定值过大的故障纠正过程；否则，直接转入步骤3-5；

第3-4-2步，如果送风温度测量值、回风温度测量值、混合风温度测量值、新风比期望值、新风阀开度控制信号和新风阀开度测量信号没有全部标识为“是”，直接转入步骤3-5；

第3-4-3步，将当前最小新风量的新风阀开度测量值设为最小新风量的新风阀开度上限值，将最小新风量的新风阀开度下限值设为0%；

第3-4-4步，最小新风量的新风阀开度上限值与下限值之间的区间减半，即计算最小新风量的新风阀开度上限值与下限值的均值，将计算的均值设为最小新风量的新风阀开度控制信号，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态；

第3-4-5步，若在第3-4-4步中变风量空气处理机进入所述新的稳定状态时，新风比计算值与新风比期望值之间的偏差的绝对值超过阈值，且新风比计算值大于新风比期望值，将计算的均值赋值给最小新风量的新风阀开度上限值；

第3-4-6步，若在第3-4-4步中变风量空气处理机进入所述新的稳定状态时，新风比计算值与新风比期望值之间的偏差的绝对值超过阈值，且新风比计算值小于新风比期望值，将计算的均值设为最小新风量的新风阀开度下限值；

第3-4-7步，重复执行第3-4-4步、第3-4-5步、第3-4-6步，直至新风比计算值与新风比期望值之间的偏差的绝对值小于阈值；

第3-4-8步，将计算的最小新风量的新风阀开度上限值与下限值的均值设为最小新风量的新风阀开度设定值，最小新风量的新风阀开度设定值过大的故障纠正结束；

步骤3- 5：最小新风量的新风阀开度设定值太小的故障纠正方法：

第3-5-1步，如果在第2-10步中检测到变风量空调系统存在最小新风量的新风阀开度设定值太小故障，采用二分法纠正最小新风量的新风阀开度设定值太小故障，进行最小新风量的新风阀开度设定值太小的故障纠正过程；否则，直接转入步骤3-5-4；

第3-5-2步，如果送风温度测量值、回风温度测量值、混合风温度测量值、新风比期望值、新风阀开度控制信号和新风阀开度测量信号没有全部标识为“是”，直接转入步骤3-5-4；

第3-5-3步，将当前最小新风量的新风阀开度测量值设为最小新风量的新风阀开度下限值，将最小新风量的新风阀开度上限值设为100%；

第3-5-4步，最小新风量的新风阀开度上限值与下限值之间的区间减半，即计算最小新风量的新风阀开度上限值与下限值的均值，将计算的均值设为最小新风量的新风阀开度控制信号，变风量空气处理机组15分钟后进入新的稳定状态；

第3-5-5步，若在第3-5-4步中，变风量空气处理机组15分钟后变风量空调系统进入新的稳定状态时，新风比计算值与新风比期望值之间的偏差的绝对值超过阈值，且新风比计算值大于新风比期望值，将计算的均值设为最小新风量的新风阀开度上限值；

第3-5-6步，若在第3-5-4步中，变风量空气处理机组15分钟后变风量空调系统进入新的稳定状态时，新风比计算值与新风比期望值之间的偏差的绝对值超过阈值，且新风比计算值小于新风比期望值，将计算的均值设为最小新风量的新风阀开度下限值；

第3-5-7步，重复执行第3-5-4步、第3-5-5步、第3-5-6步，直至新风比期望值与新风比计算值之间的偏差的绝对值小于阈值；

第3-5-8步，将计算的最小新风量的新风阀开度上限值与下限值的均值设为最小新风量的新风阀开度设定值，最小新风量的新风阀开度设定值太小的故障纠正结束。