專利名稱：熱泵機組故障檢測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種故障檢測方法，特別是涉及一種熱泵機組故障檢測方 法，本發(fā)明還涉及實現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術：
熱泵機組一般是壓縮式空氣-水熱泵機組和壓縮式水-水熱泵機組，壓縮 式空氣-水熱泵機組包括第一水冷換熱器、四通閥、壓縮機、氣液分離器及 回熱器、干燥過濾器、儲液器、風冷換熱器和風機；壓縮式水-水熱泵機組 包括第一水冷換熱器、四通閥、壓縮機、氣液分離器及回熱器、干燥過濾器、 儲液器和第二水冷換熱器。熱泵機組在解決采用清潔能源、提高能源利用率 和減少環(huán)境污染的問題上顯示出日益重要的作用。各種熱泵機組因其突出優(yōu) 勢，在建筑供熱空調(diào)、廢熱回收、制冷等領域得到廣泛利用。但在熱泵系統(tǒng) 中，故障的發(fā)生會造成系統(tǒng)非正常運行并引起性能下降。 一般來說，硬故障 易于檢測和判斷，而軟故障卻較難發(fā)現(xiàn)。熱泵機組的常見軟故障有(l)空 氣側換熱器傳熱效果差；(2)水側換熱器水流量減??；(3)水側換熱器結垢；
(4)壓縮機吸排氣閥片泄漏；(5)制冷劑泄漏；(6)制冷劑充注過量；(7)高
壓液體管路受阻；(8)膨脹閥開度過大；(9)系統(tǒng)中有空氣或其他不凝性氣體。
因此，需要加強熱泵的故障檢測，快速診斷故障發(fā)生的地點和部位，查找故 障發(fā)生的原因，減少故障發(fā)生的概率是非常必要的。
熱泵機組發(fā)生故障后，系統(tǒng)的特性會發(fā)生變化，從而導致系統(tǒng)可測的變 量之間的關系也會發(fā)生改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種測點布置簡單，易于操作和實現(xiàn) 的熱泵機組故障檢測方法。
本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供一種實現(xiàn)該方法的裝置。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的熱泵機組故障檢測方法，a、用 溫度傳感器分別測量第一水冷換熱器的進口水溫、出口水溫、進口制冷劑溫 度和出口制冷劑溫度，用溫度傳感器分別測量風冷換熱器的進口制冷劑溫 度、出口制冷劑溫度、進風溫度和出風溫度或第二水冷換熱器的進口水溫、
出口水溫、進口制冷劑溫度和出口制冷劑溫度；b、將上述溫度傳輸給數(shù)據(jù) 采集卡或數(shù)字記錄儀；c、微型計算機讀取數(shù)據(jù)采集卡上的溫度信號或數(shù)字
記錄儀記錄的溫度數(shù)據(jù)，并運行故障檢測程序?qū)岜脵C組進行故障檢測分 析，顯示故障運行狀態(tài)和故障報警。本發(fā)明提供的實現(xiàn)熱泵機組故障檢測方法的裝置，8個與各溫度檢測點 對應的溫度傳感器通過一個8通道數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)據(jù)記錄儀與1臺微型計算 機電連接，在所述的微型計算機運行有l(wèi)個基于主成分分析的故障檢測程序。 所述的溫度傳感器為鉑電阻或熱電偶、熱敏電阻、銅電阻溫度傳感器。 采用上述技術方案的熱泵機組故障檢測方法及其裝置，利用熱泵機組軟
故障會引起測量變量關系變化的特點，8個溫度傳感器為鉑電阻(或熱電偶、
熱敏電阻、銅電阻)溫度傳感器， 一部分置于熱泵機組換熱器的水或制冷劑 進出口管的保溫層下面，且粘貼于管道外壁上， 一部分懸置于換熱器的空氣
進出口處。因此，8個溫度傳感器實際上測得是相應處的管道壁面溫度或進 出口處空氣溫度。8個溫度傳感器與8通道數(shù)據(jù)采集卡的8個通道相接，或 接于8通道的數(shù)字記錄儀上。
微型計算機讀取數(shù)據(jù)采集卡上的溫度信號，或數(shù)字記錄儀記錄的溫度數(shù) 據(jù)，并運行故障檢測程序?qū)岜脵C組進行建模和故障檢測分析。
故障檢測程序是基于主成分分析方法而編制的專門用于本專利系統(tǒng)的 故障檢測程序，它有主成分建模功能、最佳主成分確定功能、故障檢測功能 和故障提示報警功能。故障檢測程序用正常穩(wěn)定工況下測得的溫度數(shù)據(jù)建立 熱泵機組的主成分模型，確定主成分數(shù)，計算檢測閾值。
主成分模型建立后，讀取運行工況下的溫度測量數(shù)據(jù)，進行故障檢測分 析，顯示故障運行狀態(tài)和故障報警。
本專利需要測量的變量全為溫度，測量變量數(shù)小、需要的溫度測點布置 簡單，易于操作和實現(xiàn)；本專利采用主成分分析方法，利甩正常穩(wěn)態(tài)工況下 的測量數(shù)據(jù)提取熱泵機組變量間的相關性來實現(xiàn)故障工況下的故障檢測。
本專利適用于壓縮式空氣-水熱泵機組和壓縮式水-水熱泵機組的制冷 和制熱工況和壓縮式制冷機的故障檢測。
綜上所述，本發(fā)明是一種測點布置簡單，易于操作和實現(xiàn)的熱泵機組故 障檢測方法，實現(xiàn)該方法的裝置結構簡單、性能可靠。


圖1是本發(fā)明的熱泵機組故障檢測框圖2是空氣-水熱泵機組溫度測點布置圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
參見圖l， 8個與各溫度檢測點對應的鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、銅 電阻)溫度傳感器9通過一個8通道數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)據(jù)記錄儀10與1臺微型 計算機11電連接，在微型計算機11內(nèi)運行有1個基于主成分分析的故障檢 測程序。
不同的熱泵機組在不同工況下，其8個鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、 銅電阻)溫度傳感器所測的測量變量如表1所示。它們在空氣-水熱泵機組的分布位置如圖2所示。對于水-水熱泵機組，圖2中的表面換熱器變?yōu)榈诙?板式換熱器，T7和T8測量的是第二板式換熱器進出口水溫。
_表1溫度傳感器的測量變量_
~~空氣-水熱泵 空氣-水熱泵 水-水熱泵 水-水熱泵 1~
點 (制冷) (制熱) (制冷) (制熱) 位
Tl蒸發(fā)器進口水冷凝器進口水蒸發(fā)器進口水冷凝器進口水。C
溫溫溫溫
T2蒸發(fā)器出口水冷凝器出口水蒸發(fā)器出口水冷凝器出口水。C
溫溫溫溫
T3蒸發(fā)器出口制冷凝器進口制蒸發(fā)器出口制冷凝器進口制。c
冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度
T4蒸發(fā)器進口制冷凝器出口制蒸發(fā)器進口制冷凝器出口制。c
冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度
T5冷凝器進口制蒸發(fā)器出口制冷凝器進口制蒸發(fā)器出口制。c
冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度
T6冷凝器出口制蒸發(fā)器進口制冷凝器出口制蒸發(fā)器進口制°c
冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度冷劑溫度
T7冷凝器進風溫蒸發(fā)器進風溫冷凝器進口水蒸發(fā)器進口水°c
度度溫溫
T8冷凝器排風溫蒸發(fā)器排風溫冷凝器出口水蒸發(fā)器出口水°c
度度溫溫
下面通過制冷狀態(tài)下空氣-水熱泵機組溫度測點布置對本發(fā)明作進一步 說明。
參見圖1和圖2，壓縮式空氣-水熱泵機組包括第一板式水冷換熱器1、 四通閥3、壓縮機2、氣液分離器及回熱器8、干燥過濾器7、儲液器4、表 面風冷換熱器5、風機6和節(jié)流閥11, 8個鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、銅 電阻)溫度傳感器9分別測量第一板式換熱器1的進口水溫Tl 、出口水溫T2、 進口制冷劑溫度T4和出口制冷劑溫度T3，用溫度傳感器分別測量表面換熱 器5的進口制冷劑溫度T5、出口制冷劑溫度T6、進風溫度T7和出風溫度T8; 6個鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、銅電阻)溫度傳感器9分別置于第一板式 換熱器1和表面換熱器5的水或制冷劑進出口管的保溫層下面，且粘貼于管 道外壁上，2個鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、銅電阻)溫度傳感器9分別懸 置于表面換熱器5的空氣進出口處。因此，8個鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、 銅電阻)溫度傳感器9分別實際上測得是相應處的管道壁面溫度或進出口處 空氣溫度。8個鉑電阻(或熱電偶、熱敏電阻、銅電阻)溫度傳感器9與8通 道數(shù)據(jù)采集卡的8個通道相接，或接于8通道的數(shù)字記錄儀上。微型計算機12讀取數(shù)據(jù)采集卡11上的溫度信號，或數(shù)字記錄儀11記 錄的溫度數(shù)據(jù)，并運行故障檢測程序?qū)岜脵C組進行建模和故障檢測分析。
故障檢測程序是基于主成分分析方法而編制的專門用于本專利系統(tǒng)的 故障檢測程序，它有主成分建模功能、最佳主成分確定功能、故障檢測功能 和故障提示報警功能。故障檢測程序用正常穩(wěn)定工況下測得的溫度數(shù)據(jù)建立 熱泵機組的主成分模型，確定主成分數(shù)，計算檢測閾值。
主成分模型建立后，讀取運行工況下的溫度測量數(shù)據(jù)，進行故障檢測分 析，顯示故障運行狀態(tài)和故障報警。
對于水-水熱泵機組，圖2中的表面風冷換熱器5變?yōu)榈诙迨剿鋼Q 熱器，T7和T8測量的是第二板式水冷換熱器進出口水溫。
本專利適用于壓縮式空氣-水熱泵機組和壓縮式水-水熱泵機組的制冷 和制熱工況和壓縮式制冷機的故障檢測。
權利要求
1、一種熱泵機組故障檢測方法，其特征是a、用溫度傳感器分別測量第一水冷換熱器的進口水溫、出口水溫、進口制冷劑溫度和出口制冷劑溫度，用溫度傳感器分別測量風冷換熱器的進口制冷劑溫度、出口制冷劑溫度、進風溫度和出風溫度或第二水冷換熱器的進口水溫、出口水溫、進口制冷劑溫度和出口制冷劑溫度；b、將上述溫度傳輸給數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字記錄儀；c、微型計算機讀取數(shù)據(jù)采集卡上的溫度信號或數(shù)字記錄儀記錄的溫度數(shù)據(jù)，并運行故障檢測程序?qū)岜脵C組進行故障檢測分析，顯示故障運行狀態(tài)和故障報警。
2、 根據(jù)權利要求1所述的熱泵機組故障檢測方法，其特征是所述的 溫度傳感器一部分置于換熱器的水或制冷劑進出口管的保溫層下面，且粘貼 于管道外壁上，或一部分懸置于換熱器的空氣進出口處。
3、 實現(xiàn)權利要求1所述的熱泵機組故障檢測方法的裝置，其特征是8 個與各溫度檢測點對應的溫度傳感器通過一個8通道數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)據(jù)記錄儀(ll)與1臺微型計算機(12)電連接，在所述的微型計算機(12)運行有1個基于主成分分析的故障檢測程序。
4、 根據(jù)權利要求3所述的實現(xiàn)熱泵機組故障檢測方法的裝置，其特征是所述的溫度傳感器為鉑電阻或熱電偶、熱敏電阻、銅電阻溫度傳感器(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱泵機組故障檢測方法及其裝置，其方法是a.用溫度傳感器分別測量第一水冷換熱器的進口水溫、出口水溫、進口制冷劑溫度和出口制冷劑溫度，用溫度傳感器分別測量風冷換熱器的進口制冷劑溫度、出口制冷劑溫度、進風溫度和出風溫度或第二水冷換熱器的進口水溫、出口水溫、進口制冷劑溫度和出口制冷劑溫度；b.將上述溫度傳輸給數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)字記錄儀；c.微型計算機讀取數(shù)據(jù)采集卡上的溫度信號或數(shù)字記錄儀記錄的溫度數(shù)據(jù)，并運行故障檢測程序?qū)岜脵C組進行故障檢測分析，顯示故障運行狀態(tài)和故障報警。本發(fā)明是一種測點布置簡單，易于操作和實現(xiàn)的熱泵機組故障檢測方法，實現(xiàn)該方法的裝置結構簡單、性能可靠。
文檔編號G01M99/00GK101303273SQ200810031629
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權日2008年6月30日
發(fā)明者蘭麗麗, 陳友明 申請人:湖南大學