CN213580043U

CN213580043U - 太阳能热泵传感器并发故障诊断系统

Info

Publication number: CN213580043U
Application number: CN202022008919.9U
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 刘迪; 梁若冰; 赵亮; 赵天怡
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2030-09-15

Abstract

本实用新型属于建筑能耗监测系统底层传感器数据处理技术领域，提供了一种太阳能热泵传感器并发故障诊断系统，该诊断系统包括温度传感器、压力传感器、数据采集器、计算机。通过采集传感器的测量值，传输到计算机系统内进行计算，得到传感器的偏移量，实现校准，无需拆除或安装冗余传感器，能够实现对不同类型传感器并发故障在线诊断，提升了对太阳能热泵系统传感器诊断的准确性。

Description

太阳能热泵传感器并发故障诊断系统

技术领域

本实用新型涉及建筑能耗监测系统底层传感器数据处理技术领域，具体涉及一种太阳能热泵传感器并发故障诊断系统。

背景技术

受全球能源短缺的影响，可再生能源的发展受到越来越多的关注，太阳能作为重要的清洁能源之一，近些年来的发展利用愈发迅速，光伏发电和集热是太阳能最为常见的利用形式，太阳能热泵作为一种高效的冷剂型组件，集光伏光热于一体，利用制冷剂相变吸收太阳辐射热量和空气热量，一定程度上弥补了普通太阳能集热器受天气影响大和效率低的缺点。而在进行太阳能热泵系统运行监测时，传感器往往存在以下几个问题：1)太阳能热泵系统运行环境主要为室外，常年经受风吹雨打，传感器位置容易发生漂移；2)太阳能热泵系统循环过程中制冷剂存在形式为气液共存，传感器频繁地与液态制冷剂和制冷剂蒸汽动态接触，所测同一位置不同时刻的压力和温度值存在明显波动；3)太阳能热泵不仅能实现光伏发电和集热，夜间可以通过四通换向阀改变制冷剂的循环方向，但运行工况的改变使传感器产生巨大的温差和压差，严重影响了传感器的稳定；4)蒸发器和冷凝器内制冷剂存在相变过程，这在一定程度上影响了传感器的瞬时采集效率，存在延迟响应，无法实时反映实际参数。针对上述问题，国内外专家做了诸多研究，采用检测传感器故障的方法主要为采用冗余/标准传感器、信号处理、解析模型、专家知识等，但依然存在无法监测传感器多重并发故障、安装冗余传感器费时费力、需要较多的历史数据从而降低了诊断结果的不确定性等问题。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型提出了一种太阳能热泵系统不同类型传感器多重并发故障的诊断系统。

应用一种太阳能热泵系统中传感器并发故障的在线诊断方法，

本实用新型的技术方案：

一种太阳能热泵传感器并发故障诊断系统，包括太阳能热泵系统、数据测量传输系统和数据处理系统；

所述的太阳能热泵系统包括压缩机、四通换向阀、PVT组件、干燥过滤器、膨胀阀、蓄热装置和蓄冷装置；所述的太阳能热泵系统在实际运行过程中有两种工作模式：制热模式和制冷模式；太阳能热泵在制热模式下运行时，PVT组件作为蒸发器、蓄热装置作为冷凝器参与整个循环过程，太阳能热泵在制冷模式下运行时，PVT组件作为冷凝器、蓄冷装置作为蒸发器参与循环；

所述的数据测量传输系统包括数据采集器、温度传感器、压力传感器和质量流量计，其中温度传感器包括贴片式温度传感器和插入式温度传感器；质量流量计、温度传感器和压力传感器一端分别与太阳能热泵系统相连，另一端通过信号线与数据采集器输入端相连；测点分布在压缩机进口、压缩机出口、膨胀阀进口和膨胀阀出口，测得的参数包括压缩机进口温度和压力、压缩机出口温度和压力、冷凝器出口温度和压力、蒸发器进口温度和压力；温度传感器和压力传感器均与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连；数据采集器将采集的管路流量、温度值和压力值由模拟量转换成数字量；数据采集器输出端通过数据连接线与计算机相连；

质量流量计与制冷剂管路连接，置于制冷剂管路的任一位置处；

所述的数据处理系统是以基于贝叶斯算法所开发的太阳能系统热泵故障诊断软件为核心的计算机。

本实用新型的有益效果：一种能够有效提高太阳能热泵系统数据质量的不同类型传感器并发故障的在线诊断系统，极大地提升了对太阳能热泵系统传感器诊断的准确性。

附图说明

图1是太阳能热泵传感器并发故障诊断系统结构示意图

图2是太阳能热泵系统传感器故障诊断流程图

图3是太阳能热泵系统示意图

图中：1压缩机；2四通换向阀；3 PVT组件；4膨胀阀；5干燥过滤器；6蓄热水箱；7蓄冷水箱；8数据采集器；9计算机；10逆变器；11监控器；12计算机。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

一种太阳能热泵传感器并发故障诊断系统，应用一种太阳能热泵系统中传感器并发故障的在线诊断方法，构成包括太阳能热泵系统、数据监测传输系统、数据处理系统；

所述的太阳能热泵系统包括：压缩机、四通换向阀、PVT组件、干燥过滤器、膨胀阀、蓄热装置、蓄冷装置；所述的数据测量传输系统包括：温度传感器、压力传感器、质量流量计、数据采集器、信号连接线；所述的数据处理系统主要是以基于贝叶斯算法所开发的太阳能系统热泵故障诊断软件为核心的计算机；

所述的太阳能热泵系统在实际运行过程中有两种工作模式：制热模式和制冷模式；太阳能热泵在制热模式下运行时，PVT组件作为蒸发器、蓄热装置作为冷凝器参与整个循环过程，太阳能热泵在制冷模式下运行时，PVT组件作为冷凝器、蓄冷装置作为蒸发器参与循环；

所述的数据测量传输系统包括温度传感器、压力传感器和质量流量计，其中温度传感器包括贴片式温度传感器和插入式温度传感器；所述的温度传感器和压力传感器与太阳能热泵系统相连，测点分布在压缩机进口、压缩机出口、膨胀阀的进口、膨胀阀的出口，测得的参数为压缩机进口温度和压力、压缩机出口温度和压力、冷凝器出口温度和压力、蒸发器进口温度和压力；所述的质量流量计与制冷剂管路连接，可以放置在制冷剂管路的任一位置处；

所述的温度传感器和压力传感器一端与太阳能热泵相连，另一端通过信号线与数据采集器输入端相连；

所述的数据采集器将传感器采集的温度值和压力值由模拟量转换成数字量；所述的数据采集器输出端通过数据连接线与计算机相连；

所述的计算机通过数据采集器采集到的数据包括太阳能热泵系统运行时实时的压缩机进口温度T_y,in、压缩机进口压力P_y,in和压缩机出口压力P_y,out；所述的计算机将采集到的压缩机进口温度T_y,in、压缩机进口压力P_y,in、压缩机出口压力 P_y,out作为输入量，输入到基于贝叶斯算法所开发的太阳能系统热泵故障诊断软件中；

所述的基于贝叶斯算法所开发的太阳能系统热泵故障诊断方法和软件工作过程如下：

太阳能系统热泵故障诊断软件基于太阳能热泵系统进行了系统模型的建立和校准区域的划分，将前面采集到的压缩机进口温度T_y,in、压缩机进口压力P_y,in、压缩机出口压力P_y,out作为输入变量进行计算，得到输出变量压缩机出口温度T_y,out、冷凝器出口温度T_c,out和压力P_c,out、蒸发器进口温度T_e,in和压力P_e,in、质量流量

对太阳能热泵系统中传感器进行敏感性分析，得到全部传感器校准顺序；

对所述的T_y,in、P_y,in、P_y,out、T_y,out、T_c,out、P_c,out、P_e,in、T_e,in、

进行数据处理，将处理得到稳态数据基于贝叶斯定理进行校准，具体方法如下：

定义太阳能热泵系统的修正函数、基准函数、距离函数；

所述的稳态数据T_y,in、P_y,in、P_y,out、T_y,out、T_c,out、P_c,out、P_e,in、T_e,in、

带入距离函数中，基于贝叶斯定理进行校准，计算出偏移常量的后验分布和概率最大的偏移变量，最大概率后验分布的均值μ定为传感器偏移量x，加上工作传感器的测量值，得到传感器的校正测量值。

所述的计算机系统最终通过太阳能系统热泵故障诊断软件的界面将校正后的测量值和偏差结果呈现。

Claims

1.一种太阳能热泵传感器并发故障诊断系统，其特征在于，该太阳能热泵传感器并发故障诊断系统包括太阳能热泵系统、数据测量传输系统和数据处理系统；

所述的数据测量传输系统包括数据采集器、温度传感器、压力传感器和质量流量计，其中温度传感器包括贴片式温度传感器和插入式温度传感器；质量流量计、温度传感器和压力传感器一端分别与太阳能热泵系统相连，另一端通过信号线与数据采集器输入端相连；测点分布在压缩机进口、压缩机出口、膨胀阀进口和膨胀阀出口，测得的参数包括压缩机进口温度和压力、压缩机出口温度和压力、冷凝器出口温度和压力、蒸发器进口温度和压力；温度传感器和压力传感器均与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连；数据采集器将采集的管路流量、温度值和压力值由模拟量转换成数字量；数据采集器输出端通过数据连接线与计算机相连；质量流量计与制冷剂管路连接，置于制冷剂管路的任一位置处；所述的数据处理系统是计算机。