关于集中空调系统可靠性的研究

张国强

摘 要：近年来，随着现代化社会发展水平的不断提升和科学技术的进步发展，我国的空调行业发展越来越迅速。集中空调系统作为空调正常运行的重要组成部分，需要采取有效措施，确保其可靠性，从而从根本上保证空调的制冷效果，实现空调的正常运行。详细论述了集中空调系统的可靠性。

关键词：集中空调系统；可靠性；制冷系统；故障模式

中图分类号：TU831.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.093

从专业化角度出发，可靠性属于集中空调系统的重要参数，主要是指系统在规定条件的基础上和规定的标准时间内完成规定性任务的实际能力。可靠性从某种程度上讲属于综合参数，而且与空调的其他系统性能之间有着非常密切的联系。为了进一步提升集中空调系统的实际性能，就需要确保集中空调系统的可靠性。

1 集中空调系统中可靠性的基本论述

从集中空调系统中基本特性上来看，主要包括无故障性、可维修性和耐久性。具体来说，集中空调系统的无故障性主要是指集中空调系统在规定时间内，在没有任何具体干预条件基础上连续不断地维持其实际工作能力的相关性能。在集中空调系统可靠性的相关性能中，无故障性属于最基本的性能，可以通过无故障性能来保证系统的自身功能。集中空调系统中的耐久性可以维持其实际工作能力到由于技术维修导致其工作能力需要处于间断性的极限状态。对于集中空调系统的耐久性研究，主要是指系统在使用期之内的实际工作情况，而且认为如果不采取有效的修理和预防措施来恢复其在使用期间所丧失的实际工作能力，那么该系统将很难实现长期工作。集中空调系统的可维修性主要是指系统具备适应相关技术维修的基本性质，也可以称之为可以借助修理手段和维护保养手段来有效预防系统性故障与损坏，当发现故障原因的时候，要尽快消除危害的基本性质。从某种程度上讲，集中空调系统的可维修性仅仅在需要进行系统维修的时候才可以充分表现出来，而集中空调系统的耐久性能直接关系到集中空调系统停止工作的时间，从而有助于集中空调系统的维修与保养。从这个角度上来看，集中空调系统中的可维修性仅仅是其耐久性能的一个重要组成部分。系统故障的存在对集中空调系统有着非常大的危害，将会造成相关能源不同程度的浪费，还会影响到室内环境的舒适性，大大缩短相关设备的实际使用寿命，从根本上影响到集中空调系统的可靠性。

2 具体组成部分和功能性分析

现阶段，集中空调系统主要是由制冷站、供热站、末端装置、水系统、电气控制系统和通风系统组合而成。通常情况下，集中空调系统中的制冷站都是设在高层建筑专门设立的制冷站

房或者地下室之中。集中空调系统中的空调末端装置大多数都安装在楼内或者单层建筑内部的空调房间。把制冷站冷（热）源和空调末端装置进行连接的属于空调的水系统。本文以夏季风机盘管加新风系统中的集中空调系统为例进行讲述，水系统流程如图1所示。

图1 水系统流程图

从某种程度上讲，集中空调系统主要是由相互依赖和相互作用的多个单元形成的有机整体，且集中空调系统功能也是由多个单元的共同作用有效实现的。借助自上而下的系统功能性分解，能够得到集中空调系统在功能上的层次结构。

3 集中空调系统中的可靠性模型分析

在科学建立集中空调系统可靠性模型的时候，不仅要充分考虑到可能会发生的相关故障所引发的维修与保障要求，也就是基本的可靠性模型，同时，还要综合考虑到集中空调系统在实际执行任务的过程中所要完成规定性功能的基本概率，也就是任务的可靠性模型。通常情况下，基本的可靠性模型主要是用来估计产品与其实际组成单元可能会发生故障所引发的维修与保障要求，属于全串联的模型。尽管存在冗余的单元，也应严格按照串联方式进行处理。例如，集中空调系统冷却水系统中的备用水泵在基本的可靠性模型上也必须要按照串联方式来处理，而且储备的单元越多，其系统的可靠性越低。因此，从基本可靠性的角度出发，需要最大限度地减少储备单元。集中空调系统中基本的可靠性框图如图2所示。

图2 集中空调系统中基本的可靠性框图

集中空调系统中任务可靠性模型则主要是描述在实际完成任务的过程中，相关产品各单元的基础性预定作用和度量工作实际有效性的可靠性模型。从这个角度出发，一般情况下，集中空调系统中的储备单元越多，则其任务的实际可靠性也就越高。集中空调系统的任务可靠性框图如图3所示。

从图3可以看出，任务的可靠性模型主要是串联和并联相互混合的模型。依据可靠性框图，能够建立起任务可靠性的数学化模型。Rs=R1R2R3R4R5R6R7 =R1-1R1-2R1-3R1-4R1-5R1-6R2R3R4R5R6R7=[1-（1-R1-1-1）（1-R1-1-2）]

R1-2[1-（1-R1-3-1）（1-R1-3-2）（1-R1-3-3）][1-（1-R1-4-1）（1-R1-4-2）][1-（1-R1-5-1）（1-R1-5-2）（1-R1-5-3）]R1-6R2R3R4R5R6R7，其中，Rs表示集中空调系统中的可靠度。

图3 集中空调系统的任务可靠性框图

4 集中空调系统中的故障模式分析

在集中空调系统的运行过程中，影响空调系统正常工作和导致室内工况难以充分满足规定性要求的相关事件都可以称之为故障事件。如果集中空调系统一小部分发生了故障，那么就会影响到其他部件的正常工作，进而直接影响到整个集中空调系统的具体性能。这也从某种程度上说明了集中空调系统的故障具备关联性与传递性的特征。此外，尽管集中空调系统是非常复杂的，但也是由多个层次的系统相互组合而成的，例如冷却水系统、制冷剂系统、自动控制系统、冷水系统和补水系统等。因此，集中空调系统发生的相关故障是隶属于某一个层次的，而且在这一个层次之中，总会有一个或者是几个特征性参数的实际变化情况是与之相对应的。集中空调系统的故障存在多样化的特点，可以根据其特征的不同将其合理归纳，比如可以根据系统故障显现程度的不同，划分为显性故障和隐性故障，故障中的风机停转和导线脱落等这些比较容易察觉到的故障就属于显性故障，而换热器结垢和制冷剂渗漏等比较不容易察觉到的故障则属于隐性故障；还可以根据故障对系统的影响程度将其划分为软故障和硬故障，例如故障中的风机停机和电动机烧毁属于硬故障，而阀门关闭不严和仪表漂移等属于软故障。

5 结束语

总而言之，集中空调系统的可靠性研究属于一项专业性要求较严、复杂度较高的工作。在集中空调系统可靠性分析研究的实际过程中，可以从集中空调系统的基本性能、具体组成部分、可靠性模型分析和故障模型分析等方面着手，及时发现集中空调系统运行中的可靠性问题，并制订科学的解决方案，促进其健康运行。

参考文献

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〔编辑：王霞〕

Study on the Reliability of Central Air Conditioning System

Zhang Guoqiang

Abstract： In recent years， with the continuous improvement of the level of social development and the progress of science and technology， the development of air conditioning industry in China is growing rapidly. As an important part of the normal operation of the air conditioning system， the central air-conditioning system needs to take effective measures to ensure its reliability， so as to ensure the refrigeration effect of the air conditioner and realize the normal operation of the air conditioner. In this paper， the reliability of the centralized air conditioning system is discussed in detail.

Key words： central air conditioning system； reliability； refrigeration system； failure mode

文章编号：2095-6835（2015）19-0095-02