空調(diào)制冷系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，一般由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)(evaporation)器、節(jié)流裝置等多個(gè)子系統(tǒng)組成。同時(shí)，系統(tǒng)循環(huán)中的物質(zhì)(substance)有制冷劑、油、水、空氣和其它雜質(zhì)等五種，前二者是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行所必需的，后三種物質(zhì)則對系統(tǒng)是有害的，然而又不能絕對消除。制冷劑本身還有汽相、液相、汽液混合相這三種狀態(tài)。因而，一旦空調(diào)制冷系統(tǒng)發(fā)生故障，其癥狀、原因都比較復(fù)雜，概括起來具有如下幾個(gè)特征：故障表現(xiàn)出的癥狀比較復(fù)雜；故障發(fā)生的原因比較復(fù)雜；故障癥狀和原因的關(guān)系比較復(fù)雜，一種故障原因可以誘發(fā)多種表現(xiàn)癥狀，多種故障原因也可以表現(xiàn)出同一種癥狀；系統(tǒng)各部分的參數(shù)之間無嚴(yán)格的邏輯和定量關(guān)系，即表現(xiàn)為一定的模糊性；系統(tǒng)內(nèi)部有許多參數(shù)難以測量，而且通常也不予測量。因此，欲研究空調(diào)制冷系統(tǒng)的故障診斷，必須通過搭建實(shí)驗(yàn)臺，獲得診斷程序中所需的故障范例集，以便于為編程實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練及診斷功能。
　　采樣參數(shù)的選擇采樣參數(shù)選取應(yīng)注意(attention)的問題有4點(diǎn)：（1）.測量集的完備性如果我們只以一些常見的正常和故障構(gòu)成描述對象空間，則適當(dāng)選取的測量集是能夠唯一描述該對象空間的各個(gè)元素的。
　　（2）.測量集的可擴(kuò)充性在實(shí)驗(yàn)中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)初選取測量集時(shí)有一些因素未考慮（consider)周全，導(dǎo)致后來在實(shí)驗(yàn)階段發(fā)現(xiàn)測量集不具備完備性，這時(shí)就需要對測量集進(jìn)行擴(kuò)充。
　　（3）.測量集的冗余性為了降低實(shí)驗(yàn)成本(cost)應(yīng)盡量減少冗余。
　　（4）.測量集的易實(shí)現(xiàn)性制冷系統(tǒng)中有許多物理參數(shù)不便測量，而且一般也不予測量。在保證測量集的完備性前提下，應(yīng)盡量避免選取這些物理參數(shù)。測量參數(shù)還要求測試方法簡單，傳感器價(jià)格適中，易于實(shí)現(xiàn)。
　　模擬故障（fault）的選擇、故障與原因之間的關(guān)系制冷(Refrigeration)與空調(diào)。模擬故障的選擇由于實(shí)驗(yàn)采樣設(shè)備的限制，對于某些原因參數(shù)并不能獲得。針對這種條件，故只能選擇部分容易采樣的故障，本實(shí)驗(yàn)共模擬了十一種故障：風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)；空調(diào)房間負(fù)荷過大；冷卻水流量過小；冷卻水進(jìn)口溫度過低；冷卻水進(jìn)口溫度過高；壓縮機(jī)(compressor)吸排氣閥片損壞；膨脹閥開度過小；循環(huán)水泵不轉(zhuǎn)；過濾器阻塞；制冷劑不足；制冷劑過多。
　　采樣參數(shù)的選擇主要信號數(shù)據(jù)采集如下：（1）溫度信號：冷卻水進(jìn)口；冷卻水出口；壓縮機(jī)吸氣；壓縮機(jī)排氣；熱力膨脹閥進(jìn)口；空調(diào)房間；制冷劑冷凝器（類別：換熱設(shè)備）進(jìn)口；過濾(filter)器。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中水或其它液體當(dāng)作活塞來壓縮氣體，然后將氣體排出。
　　（2）壓力信號：壓縮機(jī)吸氣；壓縮機(jī)排氣。
　　故障與原因之間的關(guān)系（1）風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)有兩個(gè)原因。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機(jī)站，高大空曠的廠房混響很重。一是電氣故障，控制電路未接通；二是風(fēng)機(jī)軸的機(jī)械(machinery)故障。當(dāng)房間空調(diào)風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，空調(diào)房間溫度會(huì)上升，壓縮機(jī)的吸氣壓力與排氣壓力均有一定程度的下降。空調(diào)風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)后，空調(diào)房間內(nèi)換熱盤管的熱交換效率降低，當(dāng)空調(diào)房間熱負(fù)荷不變時(shí)空調(diào)房間溫度就會(huì)上升，換熱盤管內(nèi)的制冷劑由于熱交換不充分其溫度會(huì)相對原來的溫度降低，即蒸發(fā)溫度變小，系統(tǒng)的制冷系數(shù)降低。熱力膨脹閥感受的蒸發(fā)器出口溫度也降低了，致使熱力膨脹閥開度變小，制冷劑也相應(yīng)減少，所以吸排氣壓力均變小了。制冷劑流量的減少與制冷系數(shù)的降低的整體效果(xiàoguǒ)是使系統(tǒng)制冷量下降。
　　（2）空調(diào)房間負(fù)荷過大由于房間內(nèi)擾與外擾的作用及受各種因素的影響，空調(diào)房間負(fù)荷過大會(huì)導(dǎo)致空調(diào)房間溫度上升，最后達(dá)不到正常空調(diào)房間應(yīng)保持的溫度指標(biāo)。
　　同時(shí)，受影響最大的兩個(gè)參數(shù)是壓縮機(jī)吸氣溫度和排氣(Exhaust)溫度。由于空調(diào)房間熱容的影響，要經(jīng)過一定時(shí)間以后，其它參數(shù)受到的影響才會(huì)表現(xiàn)得很明顯。
　　（3）冷卻水流量過小由于冷卻水管和冷卻水閥的關(guān)系，以及系統(tǒng)中冷卻塔的配置偏小或冷卻塔內(nèi)水垢太多，冷卻水流量過小與冷卻水進(jìn)口(import)溫度（temperature)過高也是生活中經(jīng)常見到的故障。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。
　　當(dāng)冷卻(cooling)水流量過小時(shí)，冷凝器的熱交換效果下降(descend)，因而冷凝器出口制冷劑溫度上升，制冷劑冷凝溫度上升，降低了制冷系數(shù)，影響了制冷效果。在其它條件不變的情況下，空調(diào)房間溫度也會(huì)有一定程度的上升，壓縮機(jī)的吸氣溫度也會(huì)上升。但變化最明顯的是冷卻水出口溫差會(huì)越來越大。
　　（4）冷卻水進(jìn)口溫度過低隨著冷卻水溫度的降低，壓縮(compression)機(jī)的排氣壓力、排氣溫度、過濾器出口溫度都減小了。而空調(diào)房間(room)溫度卻仍然保持不變，這是因?yàn)槔鋮s水溫度還沒有下降到會(huì)影響制冷效果的程度。若冷卻水溫度降至一定程度，冷凝壓力也會(huì)降低，致使熱力膨脹閥兩側(cè)的壓差減小，熱力膨脹閥的流通能力也隨之減小，制冷劑也減少了。故制冷效果會(huì)降低，空調(diào)房等：通過實(shí)驗(yàn)（experiment)選擇空調(diào)制冷系統(tǒng)(system)故障診斷檢測(檢查并測試)參數(shù)間溫度會(huì)上升。
　　（5）冷卻水進(jìn)口溫度過高冷卻水進(jìn)口溫度過高會(huì)使制冷劑過冷溫度，冷凝溫度過高，冷凝壓力也相應(yīng)過高，壓縮機(jī)的壓比增大，軸功率提高，輸氣系數(shù)降低，因此降低系統(tǒng)(system)的制冷能力。所以整體的制冷效果(xiàoguǒ)會(huì)降低，空調(diào)房間溫度會(huì)上升。
　　（6）壓縮機(jī)吸排氣(Exhaust)閥片損壞對往復(fù)式壓縮機(jī)來說，壓縮機(jī)吸排氣閥片損壞是一種常見機(jī)械故障，本實(shí)驗(yàn)（experiment)是用壓縮機(jī)吸排氣口旁通的方法(method)來模擬的。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機(jī)站，高大空曠的廠房混響很重。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，吸氣溫度、吸氣壓力會(huì)上升，排氣溫度、排氣壓力會(huì)下降，這相當(dāng)于壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量降低了，所以制冷效果就差了，空調(diào)房間(room)溫度會(huì)很快上升，情況嚴(yán)重時(shí)，低壓繼電器(Electric appliances)會(huì)使壓縮機(jī)停機(jī)。
　　（7）膨脹(inflate)閥開度過小膨脹閥開度過小是就制冷(Refrigeration)系統(tǒng)制冷劑充注量正常而言的，膨脹閥開度過小這個(gè)故障中，整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)制冷劑不足，當(dāng)其它工況條件均保持不變，就不能充分滿足液態(tài)制態(tài)劑在低壓下氣化吸熱，因此回氣過熱度很大，吸排氣(Exhaust)溫度（temperature)與空調(diào)房間溫度回上升，吸排氣壓力會(huì)下降（圖7）。而冷凝器出口制冷劑的溫度會(huì)下降（即增加了系統(tǒng)的制冷能力），因?yàn)槔淠鞯膿Q熱能力沒有變化，但是整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)的制冷劑流量很小，雖然這時(shí)制冷系數(shù)提高了，單位制冷量提高了。但總的制冷量卻減少了，所以空調(diào)房間溫度會(huì)上升。
　　（8）循環(huán)水泵不轉(zhuǎn)制冷機(jī)組在調(diào)試與運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先開系統(tǒng)循環(huán)水泵。當(dāng)循環(huán)水泵不轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻水出口溫度（temperature)與冷凝器制冷劑出口溫度上升的最明顯，由于冷凝器冷卻效果的急劇下降，壓縮機(jī)(compressor)的吸氣溫度、排氣溫度也上升很快，冷凝溫度的上升使蒸發(fā)溫度也上升了，但蒸發(fā)溫度上升的幅度沒有冷凝溫度上升的幅度大，所以制冷效率降低了，空調(diào)房間溫度快速上升。如（9）過濾器堵塞過濾器堵塞就是系統(tǒng)臟堵。一般情況(Condition)下，臟堵往往發(fā)生在過濾器處，這是因?yàn)檫^濾器的濾網(wǎng)將通道截面隔住，濾去污垢與金屬屑等雜物，時(shí)間長了制冷與空調(diào)就被堵住了。實(shí)驗(yàn)中臟堵模擬的方法是改變制冷劑的通道，把制冷劑的正常通道關(guān)閉，打開與正常通道并聯(lián)的堵塞的通道，過濾器堵塞的后果是制冷劑循環(huán)量減少，其許多原因均與膨脹閥開度過小相似，如壓縮機(jī)吸排氣溫度上升，壓縮機(jī)吸排氣壓力(pressure)下降，空調(diào)房間溫度回升，其不同之處是過濾器出口溫度越來越低。這是因?yàn)樵谶^濾器處開始節(jié)流，致使系統(tǒng)局部溫度降低，情況嚴(yán)重(serious)時(shí)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)局部結(jié)霜或結(jié)冰。
　　（10）制冷劑不足制冷劑過少通常由兩種原因造成：一是產(chǎn)品出廠前充注量不夠，一般較小發(fā)生；二是機(jī)組常年運(yùn)行，由于系統(tǒng)閥門或焊接部分泄漏引起制冷劑過少，因此是一種較為常見的故障。昆山空壓機(jī)維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動(dòng)清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內(nèi)，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統(tǒng)制冷劑不足與膨脹閥開度過小這兩個(gè)故障的原因沒有明顯的區(qū)別。從理論上分析，其制冷劑冷凝器出口溫度應(yīng)該有所區(qū)別，因?yàn)榫椭评鋭┎蛔氵@個(gè)故障來說，這個(gè)系統(tǒng)充注制冷劑不足，而其它工況均保持不變，那么吸排氣(Exhaust)溫度與空調(diào)房間溫度會(huì)上升，吸排氣壓力會(huì)下降(descend)，而冷凝器出口制冷的溫度會(huì)下降，因?yàn)槔淠鞯膿Q熱量力沒有變化，就熱力膨脹閥開度過小這個(gè)故障而言，其它參數(shù)變化趨勢均與制冷劑不足這個(gè)故障一致，除了制冷劑冷凝器出口溫度（即過冷溫度）會(huì)上升，因?yàn)橹评鋭┏渥⒘空r(shí)，若熱力膨脹閥開度過小，使得制冷劑循環(huán)量減少，未參與循環(huán)的制冷劑會(huì)以液態(tài)存儲(chǔ)于冷凝器中從而影響冷凝器的換熱效果，所以制冷劑冷凝器出口溫度應(yīng)該上升，這個(gè)因素會(huì)使制冷量往下降的方向變化。
　　（11）制冷劑過多制冷劑過多源于盲目（眼睛看不見東西、比喻認(rèn)識不清)的制冷劑充注，這在制冷系統(tǒng)維護(hù)修理時(shí)并不罕見。這會(huì)減少冷凝器內(nèi)的有效換熱面積，使換熱效果降低，致使冷凝溫度上升，冷凝壓力提高，高壓也就過高了。過多的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)(evaporation)器未能全部氣化而被壓縮機(jī)(compressor)吸入造成低壓高，壓縮機(jī)缸頭凝露或結(jié)霜，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生液擊沖缸事故。部分液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)，電機(jī)負(fù)荷加重，啟動(dòng)(start up)困難（difficult)，運(yùn)轉(zhuǎn)中電流過載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因電機(jī)過載而燒毀。