【摘要】：目前,隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,對(duì)建筑環(huán)境的要求也不斷提高,使得建筑逐漸朝著大型化、多功能化和智能化發(fā)展。在自動(dòng)控制系統(tǒng)在各行業(yè)愈加普及的今日,空調(diào)故障診斷系統(tǒng)作為智能建筑系統(tǒng)的重要部分,所占比重也逐漸增加,對(duì)這方面的研究也愈加重視。而傳感器是空調(diào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組件,它是否可靠關(guān)乎空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和運(yùn)行控制,進(jìn)而影響到能源利用、室內(nèi)的熱濕環(huán)境和空氣質(zhì)量,所以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)傳感器的故障診斷進(jìn)行研究是十分必要的,有著很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。本文先簡(jiǎn)單講述了主元分析法(Principle Component Analysis,PCA)的基本思想、數(shù)學(xué)證明方法、建模方法以及如何確定主元數(shù)目、故障檢測(cè)方法、基于貢獻(xiàn)圖的故障分離方法等一整套故障診斷與檢測(cè)的流程。然后對(duì)地源熱泵系統(tǒng)及其故障進(jìn)行介紹,包括地源熱泵系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用、本實(shí)驗(yàn)采用的地源熱泵系統(tǒng)、在空調(diào)系統(tǒng)中常見(jiàn)的四種傳感器故障的特點(diǎn)與其數(shù)學(xué)模型,最后,根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的條件篩選系統(tǒng)變量。采用主元分析法對(duì)地源熱泵系統(tǒng)傳感器故障檢測(cè)與診斷。從實(shí)際的地源熱泵系統(tǒng)采集運(yùn)行數(shù)據(jù),分別對(duì)空調(diào)系統(tǒng)傳感器的三種故障:偏差故障、漂移故障和精度降低故障,使用主元分析法進(jìn)行故障診斷,來(lái)驗(yàn)證其診斷效果。這些數(shù)據(jù)表明,基于PCA法的傳感器故障檢測(cè)是有效的。但發(fā)生微小故障時(shí),診斷效果并不理想。針對(duì)主元分析法存在的不足提出了兩種改進(jìn)方法,核主元分析法和動(dòng)態(tài)核主元分析法。在核主元分析方法中,分析其核心理論可知,核主元分析法無(wú)需建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型,僅要分析各變量間相關(guān)性,而后使用核函數(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性映射,便能以較準(zhǔn)確地方式展現(xiàn)不同變量間的非線性,除此之外,還能提取系統(tǒng)的非線性特征,因此該方法適用于空調(diào)系統(tǒng)這類(lèi)非線性系統(tǒng)的故障診斷。又進(jìn)一步研究了指數(shù)加權(quán)動(dòng)態(tài)自回歸統(tǒng)計(jì)模型與等步長(zhǎng)數(shù)據(jù)更新,針對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)時(shí)變特性,提出了動(dòng)態(tài)核主元分析法。通過(guò)使用加權(quán)因子,將新數(shù)據(jù)與舊數(shù)據(jù)結(jié)合,共同建立具有動(dòng)態(tài)特性自適應(yīng)的核主元模型。將這兩種方法利用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,兩種方法均能提高診斷效果。最后,本文將三種診斷方法的診斷結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的比較,這三種方法都是可行的方法,但有各自的特點(diǎn)和局限性:傳統(tǒng)主元分析法有著靈敏度較低但不會(huì)出現(xiàn)誤診情況的特點(diǎn);核主元分析方法則有著較高的靈敏度,但也有較低的精度;動(dòng)態(tài)核主元法則各項(xiàng)指標(biāo)都很均衡。綜合來(lái)看,在大多數(shù)空調(diào)的使用場(chǎng)合,動(dòng)態(tài)核主元分析法是相對(duì)較好的方法。
【圖文】：

圖 2-1 主元變換看出，在坐標(biāo)系( x, y )中，這 n 個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo) x 和 y 呈現(xiàn)出某種相關(guān)性轉(zhuǎn)一角度θ后，使坐標(biāo)軸分別對(duì)應(yīng)著橢圓的長(zhǎng)軸方向和短軸方向，變Oy1，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)公式為： sincoscossin11yxyxxy中可以看出，x1和 y1在新坐標(biāo)系中幾乎不相關(guān)。當(dāng)這個(gè)橢圓長(zhǎng)軸很長(zhǎng)可以說(shuō)這 n 個(gè)點(diǎn)的差異主要集中在長(zhǎng)軸方向，即 x1軸上，也表示著上的方差最大，包含的樣本信息最多。因此，在新坐標(biāo)系 x1Oy1下，就能了解到這 n 個(gè)點(diǎn)的基本分布情況。那么可以將由 x 和 y 組成的新綜合指標(biāo)，稱(chēng)之為第一主元，而 y1稱(chēng)之為第二主元。第一主元包含樣本信息，而第二主元包含了較少的信息，，當(dāng)信息量低于一定程度時(shí)元拋棄，僅使用第一主元對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行描述。這樣就能實(shí)現(xiàn)使用較取系統(tǒng)的絕大部分相關(guān)性的目的，從而達(dá)到了降維的作用。

電源 380V/3N~50Hz制冷量 69kW制熱量 58.3kW制冷輸入功率 14.2kW制熱輸入功率 17.3kW最大工作電流 46A冷卻水系統(tǒng)為兩臺(tái)并聯(lián)的冷卻水泵與淺埋式地埋管構(gòu)成，冷凍水系統(tǒng)則由兩臺(tái)并冷凍水泵與空調(diào)末端構(gòu)件組成。冷凍水泵和冷卻水泵為一用一備，循環(huán)水泵可以。在地源側(cè)方面，使用的是雙 U 型淺埋式地埋管，共鉆有 50m 深井 40 口，并增冷卻塔進(jìn)行輔助換熱。負(fù)荷側(cè)末端主要以風(fēng)機(jī)盤(pán)管為主，輔以毛細(xì)管網(wǎng)輻射供冷）設(shè)備。在系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方面，為了及時(shí)掌握系統(tǒng)中的能耗情況和運(yùn)行狀況，采用了 Alerto的 BACtalk 管理系統(tǒng)作為該地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)。BACtalk 系統(tǒng)采 BACnet 數(shù)據(jù)通信協(xié)議是 1996 年美國(guó) ASHRAE 委員會(huì)推出的，專(zhuān)用于建筑設(shè)備的數(shù)據(jù)通信的開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它具有許多建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)特性和功能，為空調(diào)建立了同意的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)[55]。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控界面如下圖所示：
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU83;TP212;TP277

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2635983