【摘要】：目前,隨著當今社會經濟的持續(xù)發(fā)展,對建筑環(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。在自動控制系統(tǒng)在各行業(yè)愈加普及的今日,空調故障診斷系統(tǒng)作為智能建筑系統(tǒng)的重要部分,所占比重也逐漸增加,對這方面的研究也愈加重視。而傳感器是空調監(jiān)測系統(tǒng)的重要組件,它是否可靠關乎空調系統(tǒng)的實時調節(jié)和運行控制,進而影響到能源利用、室內的熱濕環(huán)境和空氣質量,所以對空調系統(tǒng)傳感器的故障診斷進行研究是十分必要的,有著很強的應用價值。本文先簡單講述了主元分析法(Principle Component Analysis,PCA)的基本思想、數(shù)學證明方法、建模方法以及如何確定主元數(shù)目、故障檢測方法、基于貢獻圖的故障分離方法等一整套故障診斷與檢測的流程。然后對地源熱泵系統(tǒng)及其故障進行介紹,包括地源熱泵系統(tǒng)發(fā)展及應用、本實驗采用的地源熱泵系統(tǒng)、在空調系統(tǒng)中常見的四種傳感器故障的特點與其數(shù)學模型,最后,根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的條件篩選系統(tǒng)變量。采用主元分析法對地源熱泵系統(tǒng)傳感器故障檢測與診斷。從實際的地源熱泵系統(tǒng)采集運行數(shù)據(jù),分別對空調系統(tǒng)傳感器的三種故障:偏差故障、漂移故障和精度降低故障,使用主元分析法進行故障診斷,來驗證其診斷效果。這些數(shù)據(jù)表明,基于PCA法的傳感器故障檢測是有效的。但發(fā)生微小故障時,診斷效果并不理想。針對主元分析法存在的不足提出了兩種改進方法,核主元分析法和動態(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,核主元分析法無需建立系統(tǒng)的精確數(shù)學模型,僅要分析各變量間相關性,而后使用核函數(shù)對原始數(shù)據(jù)進行非線性映射,便能以較準確地方式展現(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系統(tǒng)這類非線性系統(tǒng)的故障診斷。又進一步研究了指數(shù)加權動態(tài)自回歸統(tǒng)計模型與等步長數(shù)據(jù)更新,針對過程數(shù)據(jù)的動態(tài)時變特性,提出了動態(tài)核主元分析法。通過使用加權因子,將新數(shù)據(jù)與舊數(shù)據(jù)結合,共同建立具有動態(tài)特性自適應的核主元模型。將這兩種方法利用地源熱泵空調系統(tǒng)進行驗證,結果表明,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果進行了詳細的比較,這三種方法都是可行的方法,但有各自的特點和局限性:傳統(tǒng)主元分析法有著靈敏度較低但不會出現(xiàn)誤診情況的特點;核主元分析方法則有著較高的靈敏度,但也有較低的精度;動態(tài)核主元法則各項指標都很均衡。綜合來看,在大多數(shù)空調的使用場合,動態(tài)核主元分析法是相對較好的方法。
【圖文】：

圖 2-1 主元變換看出，在坐標系( x, y )中，這 n 個點的坐標 x 和 y 呈現(xiàn)出某種相關性轉一角度θ后，使坐標軸分別對應著橢圓的長軸方向和短軸方向，變Oy1，相應的旋轉公式為： sincoscossin11yxyxxy中可以看出，x1和 y1在新坐標系中幾乎不相關。當這個橢圓長軸很長可以說這 n 個點的差異主要集中在長軸方向，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，在新坐標系 x1Oy1下，就能了解到這 n 個點的基本分布情況。那么可以將由 x 和 y 組成的新綜合指標，稱之為第一主元，而 y1稱之為第二主元。第一主元包含樣本信息，而第二主元包含了較少的信息，，當信息量低于一定程度時元拋棄，僅使用第一主元對目標系統(tǒng)進行描述。這樣就能實現(xiàn)使用較取系統(tǒng)的絕大部分相關性的目的，從而達到了降維的作用。

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)為兩臺并聯(lián)的冷卻水泵與淺埋式地埋管構成，冷凍水系統(tǒng)則由兩臺并冷凍水泵與空調末端構件組成。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，并增冷卻塔進行輔助換熱。負荷側末端主要以風機盤管為主，輔以毛細管網(wǎng)輻射供冷）設備。在系統(tǒng)的監(jiān)測方面，為了及時掌握系統(tǒng)中的能耗情況和運行狀況，采用了 Alerto的 BACtalk 管理系統(tǒng)作為該地源熱泵空調系統(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 ASHRAE 委員會推出的，專用于建筑設備的數(shù)據(jù)通信的開放性標準協(xié)議，它具有許多建筑設備自動化系統(tǒng)特性和功能，為空調建立了同意的數(shù)據(jù)通信標準[55]。該監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控界面如下圖所示：
【學位授予單位】：蘇州科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU83;TP212;TP277

【參考文獻】

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本文編號：2635983