基于主元分析的冷水機組傳感器故障檢測效率研究.pdf

1、傳感器故障不僅會影響制冷空調(diào)系統(tǒng)的運行狀況,也會導致運行能耗的增加。傳感器的故障檢測、診斷及重構(gòu)研究是制冷空調(diào)領域與自動控制領域的一個交叉研究方向,近年來逐漸受到關注和重視。冷水機組是制冷空調(diào)系統(tǒng)的主要供能設備,也是制冷空調(diào)系統(tǒng)運行與耗能的核心設備,冷水機組傳感器的故障檢測、診斷及重構(gòu)研究,具有非常重要的理論研究意義和工程應用價值。
　　主元分析是傳感器故障檢測、診斷及重構(gòu)研究中常用的數(shù)據(jù)分析方法。首先分析整理了以Q統(tǒng)計量為檢驗標

2、準的基于主元分析的傳感器故障檢測、診斷及重構(gòu)策略。結(jié)合熱平衡原理以及冷水機組運行的控制邏輯,分析和篩選了冷水機組中的常用8個傳感器——冷凍水側(cè)供水溫度、回水溫度、流量,冷卻水側(cè)供水溫度、回水溫度、流量,機組功率以及制冷劑流量調(diào)節(jié)裝置反饋信號組成了主元分析的耦合模型,并分析了不同傳感器不同故障程度下的故障檢測效率特點。然后采用了實測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進行分析和驗證工作。結(jié)果表明,不同傳感器在不同故障條件下,檢測效率差異很大?；谥髟治龅?/p>

3、傳感器故障檢測方法在小偏差故障條件下的故障檢測效率較低,而且部分傳感器的整體故障檢測效率偏低。
　　針對傳感器故障檢測效率有待進一步提高的問題,從訓練矩陣優(yōu)化、測量數(shù)據(jù)優(yōu)化、檢驗標準優(yōu)化三方面分析了一系列改善和提高基于主元分析的水冷冷水機組傳感器故障檢測效率的方法。
　　在訓練矩陣優(yōu)化方面,依據(jù)距離度量的概念,建立了兩種訓練矩陣優(yōu)化的方法。一種是以標準化原始數(shù)據(jù)歐氏距離作為異常數(shù)據(jù)的判斷標準,剔除歐氏距離z得分大于2的異常數(shù)

4、據(jù),建立了結(jié)合基于距離度量異常值剔除的主元分析故障檢測策略;另一種以Q統(tǒng)計量閾值Qα作為異常數(shù)據(jù)的判斷標準,采用嚴格的自適應異常數(shù)據(jù)循環(huán)剔除方法,建立了自適應主元分析故障檢測策略。兩種方法的主要目的均是通過剔除原始數(shù)據(jù)中偏離聚集中心的數(shù)據(jù),減少異常數(shù)據(jù)對主元分析正交投影空間的影響。
　　在測量數(shù)據(jù)優(yōu)化方面,采用小波變換方法優(yōu)化原始訓練數(shù)據(jù)和后續(xù)被測數(shù)據(jù),去除數(shù)據(jù)中的噪聲。由于小波變換具有可變的層次性,因此進一步對比分析了不同小波分

5、解層次對檢測效率的影響。當分解層次越多時,檢測效率提高越明顯。
　　在檢驗標準優(yōu)化方面,通過多統(tǒng)計量的交叉檢驗提高故障檢測效率。對比分析了Q統(tǒng)計量、T2統(tǒng)計量和Hawkins2HT統(tǒng)計量對于不同傳感器不同故障的檢測效率。通過主元空間統(tǒng)計量——T2統(tǒng)計量和殘差空間統(tǒng)計量——Q統(tǒng)計量及Hawkins2HT統(tǒng)計量的交叉檢驗,能明顯提高在小偏差條件下的整體故障檢測效率。為了進一步提高對故障的及時檢測,以訓練矩陣Q統(tǒng)計量的均值作為預期均值,