冰箱故障诊断

PAGE目录一、冰箱制冷系統的工作原理 1二、故障现象及人工诊断依据与过程 21、制冷效果差 22、噪音 23、凝露 34、结霜（结冰） 35、箱体发热 3三、故障现象及诊断依据与推理过程表 4四、个体词和谓词符号化 4五、定义产生规则 5六、产生规则符号化表 7七、专家系统的硬件系统方案设计 7八、专家系统的软件系统方案设计 8九、推理过程与问题求解 9十、ES故障诊断算例 10PAGE13冰箱故障诊断专家系统一、冰箱制冷系統的工作原理冰箱的制冷过程是由不同直径的管道组成的一个闭合回路系统，制冷剂在其中流动，并产生液态-气态-液态的重复变化，利用制冷剂汽化时吸热、冷凝时放热达到制冷的目的，单级压缩式制冷系统由四大部件组成，即压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器。冰箱的制冷循环过程为：压缩机不断的抽吸蒸发器中的制冷蒸汽，并将制冷剂压缩成高压高温蒸汽发至冷凝器。制冷剂在冷凝器中放出热量，传送给周围的介质从而冷凝成液体，可见，蒸汽冷凝时的温度一定高于周围介质的温度。液体制冷剂通过干燥过滤器进行过滤干燥，清除制冷剂中的杂志和水分，然后冷凝后的液体制冷剂通过节流元件毛细管进入蒸发器。制冷剂在节流元件毛细管中从高压变为低压，并出现少量液化的气化，制冷剂离开节流元件毛细管时，变为液、气两相混合状态，继而进入蒸发器，制冷剂在蒸发器中沸腾蒸发，从被冷却物体中吸取所需的气化热。低压、高温制冷剂蒸汽再由压缩机抽吸、压缩、进入下一次循环。在这个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽，使制冷剂在蒸发器中产生低压低温、在冷凝器中产生高压高温的作用，是整个循环系统的心脏，毛细管起着节流降压和调节进入蒸发器的制冷剂流量的作用。制冷剂在蒸发器内蒸发，吸收被冷却物的热量，完成制取冷量。制冷剂从蒸发器中吸收的热量，连同压缩机产生的热量，在冷凝器中被冷却介质带走，使制冷剂不断从低温物体中吸热向高温物体发热，从而达到制冷目的。冰箱制冷系统的工作原理图如图1。嗤嗤声咕噜声咕噜声哗哗声呼呼声嗡嗡声、共振声嗤嗤声咕噜声咕噜声哗哗声呼呼声嗡嗡声、共振声放冷冷藏蒸发器放冷冷冻蒸发器毛细管节流降压干燥过滤器干燥过滤高温低压气体高温高压气体除露管除露冷凝器散热压缩机低温高压液体低温低压雾状液体冰箱制冷系统的工作原理图图1二、故障现象及人工诊断依据与过程冰箱常见的故障现象有：制冷效果差、噪音、凝露、结霜（结冰）、箱体发热等等。1、制冷效果差诊断依据与过程：当冰箱出现制冷效果不好的时候，应根据环境温度适当调节温度档位。首先应检查人工智能键是否开启，若开启了制冷效果还是不好，则说明人工智能键已经失灵，此时需要手动关闭人工智能键，再进行手动调节各个室区温度，冷藏室的温度范围一般在0—10摄氏度，变温室的温度范围一般在零下10—零下18摄氏度，冷冻室的温度范围一般在零下16—零下26摄氏度。若人工智能键未开启，则直接调节各个室区温度。2、噪音诊断依据与过程：当冰箱出现噪音时，首先应检查冰箱放置位置是否平稳。再保证冰箱放置平稳的条件下，检查这种噪音是什么声音。若是啪嗒声，一般是启动继电器吸合或断开时发出的声音，这种声音一般只在冰箱启动或停机时发出，属于正常现象。若是嗡嗡声，此为压缩机正常正常工作的声音，另外冰箱的放置位置也会影响其发出的声音音量，应将冰箱放置在地面平坦且通风良好的地方。若是呼呼声，一般是由于气态制冷剂流动的声音或冷凝风机（风冷机）工作过程中的风扇声引起的；若是哗哗声，则是由于液态制冷剂流动的声音引起的；若是嗤嗤声，则是由于液态制冷剂在毛细管中喷发出来的声音引起的，若是咕噜声，则是由于液态制冷剂在蒸发器中沸腾蒸发的声音引起的。3、凝露诊断依据与过程：若凝露部位在冰箱侧板或后背局部，由于冰箱冷藏室后壁是蒸发器，蒸发器有吸热放冷的作用，此处温度较低，空气中的水蒸气碰到冰凉的冰箱侧板或后背就会产生凝露现象，此现象一般发生在夏季，主要是夏季温度高，冰箱放置位置湿度大导致，建议将冰箱移到通风良好的地方使用，此现象即可减轻。若凝露部位在冰箱冷藏内部，则是由于冷藏室后壁的蒸发器的吸热放冷导致冷藏室内部温度较低，此时冷藏室内的水蒸气碰到冰凉的后壁就会产生凝露现象，冷藏室内部后壁凝露属于正常现象。若凝露部位在门封处，检查门是否关严门封是否变形，如果门未关严或门封变形，则会导致内外热交换快，因此会在门封位置形成大量凝露，建议将门关严并用电吹风将门封吹复；如果门已关严且门封未变形，此为开关门时内部冷气外漫在门封四周形成露水，属于正常现象，建议定期擦拭。若是冰箱整体凝露，此现象一般发生在夏季，主要是夏季环温高，机器放置位置湿度大导致，建议将机器移到通风良好的地方使用，此现象即可减轻。4、结霜（结冰）诊断依据与过程：冰箱冷冻室结霜（结冰），若霜层不是很厚且抽屉能拉出，此为冷冻室温度在零度以下，拉开抽屉时，外部湿度大的空气进入湿度较低的抽屉内会出现结霜的现象，加之放入的食物本身也会有水分，所以会出现此现象，是属于正常现象的；若霜层较厚或抽屉无法拉出，此时，建议2-3个月除一次霜，此现象即可减轻。5、箱体发热诊断依据与过程：冰箱两侧的部位是冷凝器，冷凝器有吸冷放热的作用，这种热量有时最高能达到65度，人手摸上去会感觉到很烫，此现象属于正常现象。三、故障现象及诊断依据与推理过程表故障现象诊断依据诊断推理过程制冷效果不好冰箱正常工作时，各室区有相应的温度范围人工智能键开启了还是制冷不好，表明人工智能键已失效，应先关闭人工智能键再调节各个室区温度；人工智能键未开启，则直接调节各个室区温度。噪音冰箱正常工作时，噪音的门限值是52分贝放置不平稳会导致冰箱发出噪音；啪嗒声是启动继电器吸合或断开时发出的声音；嗡嗡声是压缩机正常正常工作的声音；呼呼声是气态制冷剂流动的声音或风冷机工作过程中的风扇声；哗哗声是液态制冷剂流动的声音；嗤嗤声是液态制冷剂在毛细管中喷发出来的声音；咕噜声是液态制冷剂在蒸发器中沸腾蒸发的声音。凝露水蒸气遇冷会形成露水冰箱冷藏室后壁是蒸发器，蒸发器有吸热放冷作用，此处温度较低，空气中的水蒸气碰到冰凉的冰箱侧板或后背就会凝露，冷藏室内的水蒸气碰到冰凉的后壁也会凝露；若门未关好或门封变形，则会因内外热交换快而在门封处凝露；若门已关严且门封未变形，则会因开关门时内部冷气外漫在门封四周而凝露；如果冰箱放置位置湿度较大，则会导致冰箱整体凝露。结霜（结冰）湿空气进入低温环境会结霜（结冰）由于冷冻室温度较低，拉开抽屉时，外面湿度较大的空气进入到温度较低的冷冻室会结霜。箱体发热冷凝器具有吸冷放热作用冰箱两侧的部位是冷凝器，冷凝器有吸冷放热的作用，这种热量有时最高能达65度。四、个体词和谓词符号化个体词符号化个体词符号个体词符号冰箱BCD温度temp冰箱后壁BCDbehind低温环境lowt水蒸气steam位置position湿空气wetair风wind露水dew吸冷放热作用func1霜frost吸热放冷作用func2冰ice人工智能键key冷凝器coolmachine侧面side蒸发器evapmachine声音sound变温室room1湿度humidity冷藏室room2热量heat冷冻室room3状态state噪音值noise零下10到零下18度temp1门door零到10度temp2门封doorseal零下16到零下26度temp3次数count时间time谓词符号化谓词符号谓词符号A的工作状态为BB(A，Work)检测A的属性BCheck(A，B)失效IneffectiveA的B在处于C中In(A，B，C)A的制冷效果为BCool(A，B)A的温度temp(A)A的放置效果为BB(A，Place)调节A的属性BAdjust(A，B)A进入BEnterinto(A，B)A升高UP(A)A出现B现象Appear(A，B)A的次数过多Many(A，count)A有B这个功能Have(A，B)A的时间过久long(A，time)A中有BOwn(A，B)中等（52分贝）middleA开启并处于B状态ON(A，B)中等以下（即52分贝以下）small开启/未开启ON/Off很大big打开AOpen(A)很低LowA发出BGiveout(A，B)适中（65度及其以下）approp不好Bad很高（65度以上）high关上的效果为AClose(A)差/不好Bad五、定义产生规则规则一R1：如果冰箱制冷差那么检查人工智能键的状态规则二R2：如果人工智能键处于开启状态但已失效那么关闭人工智能键并调节冰箱各室区的温度规则三R3：如果各室区温度所处范围正常那么冰箱工作正常规则四R4：如果人工智能键未开启冰箱制冷不好那么调节冰箱各室区的温度规则五R5如果如果冰箱发出噪音那么检查冰箱的放置位置规则六R6：如果冰箱放置位置不平那么需要将冰箱放置平稳并检查噪音分贝值规则七R7：如果冰箱放置位置平稳那么检查噪音分贝值规则八R8：如果噪音分贝大小在中等及中等以下那么冰箱工作正常规则九R9：如果噪音分贝值很大那么冰箱工作不正常规则十R10：如果冰箱的门未关上或门封变形那么冰箱门封处会出现凝露现象规则十一R11：如果开门次数过多那么冰箱门封处会出现凝露现象规则十二R12：如果冰箱的门打开时间过久那么冰箱门封处会出现凝露现象规则十三R13：如果冰箱放置位置湿度较大那么冰箱会出现结霜（冰）现象规则十四R14：如果冰箱会出现结霜（冰）现象那么调整冰箱位置规则十五R15：如果冰箱放置位置通风不好那么冰箱的发热现象会更明显规则十六R16：如果冰箱发热发出的热量温度适中那么冰箱工作正常规则十七R17：如果冰箱发热发出的热量温度很高那么冰箱工作不正常六、产生规则符号化表RuleIfThenR1Cool(BCD，Bad)Check(key，state)R2ON(key，Ineffective)~Open(key)∧Adjust(room1,temp)∧Adjust(room2,temp)∧Adjust(room3,temp)R3In(room1,temp,temp1)∧In(room1,temp,temp2)∧In(room1,temp,temp3)Normal(BCD,Work)R4Off(key，Work)∧Cool(BCD，Bad)Adjust(room1,temp)∧Adjust(room2,temp)∧Adjust(room3,temp)R5Giveout(BCD，noise)Check(BCD,poisition)R6～Stable(BCD，Place)Stable(BCD，Place)∧Check(BCD，noise)R7Stable(BCD，Place)Check(BCD，noise)R8In(BCD，noise，middle)∨In(BCD，noise，small)Normal(BCD,Work)R9In(BCD，noise，big)～Normal(BCD,Work)R10In(BCD，door，Close(Bad))∨In(BCD，doorseal，Bad)Appear(BCD，dew)R11Many(Open(door)，count)Appear(BCDseal，dew)R12long(Open(door)，time)Appear(BCDseal，dew)R13In(BCDposition，humidity，big)Appear(BCD,frost)∨Appear(BCD，ice)R14Appear(BCD,frost)∨Appear(BCD，ice)Adjust(BCD,position)R15Place(BCDposition，～wind)Giveout(BCD，heat)R16Giveout(BCD，heat)∧In(BCD，temp(heat)，approp)Normal(BCD,Work)R17Giveout(BCD，heat)∧In(BCD，temp(heat)，High)～Normal(BCD,Work)七、专家系统的硬件系统方案设计硬件系统设计图如下：八、专家系统的软件系统方案设计软件系统设计图如下：用户解释器用户解释器推理机控制中心知识库知识库管理模块接口事实库诊断依据各模块的功能为：（1）知识库：知识库是专家系统的核心，它是联系推理机（包含冰箱的诊断推理过程）和控制中心（解释并能预测冰箱的工作情况）的纽带。知识库包括两部分内容。一部分是已知的冰箱当前工作的数据信息，即事实库；另一部分用来存放诊断冰箱故障的依据以及系统诊断期间所产生的中间结果。（2）知识库管理模块：知识库管理模块主要是根据用户对冰箱当前的工作情况描述实时的对知识库进行增加、删除、更改等各种操作。（3）推理机：用于记忆冰箱故障的诊断依据与产生规则，使整个冰箱故障专家系统能够以逻辑方式协调地工作，它能够根据知识库和用户反映的冰箱故障问题进行推理并得出新的事实，再通过控制中心加载到知识库中，而不是简单地搜索现成的答案。（4）解释器：能够向用户解释专家系统的行为，包括解释推理结论的正确性以及系统输出其他候选解的原因。（5）接口：接口又称为界面，它能够使系统与用户进行对话，使用户能够输入必要的数据，提出问题和了解推理过程及推理结果等。系统则通过接口，要求用户回答提问，并回答用户提出的问题，进行必要的解释。（6）控制中心：能够解释当前冰箱的工作情况，并预测未来可能发生的情况，诊断冰箱可能发生的故障及其原因，不断的修正诊断推理过程并控制冰箱故障的出现。一旦系统进入了运行，需要先将诊断规则读入内存，当出现对应状况时，进行匹配。本系统模型可以在运行中不断对知识库进行更新和扩充，具有自学习和自我完善的优点。九、推理过程与问题求解推理过程与问题求解策略是：当用户使用人工智能系统进行诊断时，首先需要输入故障现象和初步的观察结果，把这些输入到专家系统里，然后系统就根据所输入的内容进行判断，当所输入的观察现象不能满足时就会失败退出，若能够满足规则的前项时就直接得出规则的后项，再对所得后项进行一系列的判断，当系统提示用户进行进一步检测时，用户需要做相应的检查，然后把所得的结果以谓词公式的形式输入系统放入事实库中，之后系统再重新进行判断，直到得出最终结果。其流程如下：十、ES故障诊断算例例1：冰箱制冷效果不是很好。首先应检查人工智能键是否开启，如果开启了制冷效果还是不好，则说明人工智能键已失效，此时需要手动关闭人工智能键，再进行手动调节变温室、冷藏室、冷冻室的温度。如果变温室、冷藏室、冷冻室的温度在参考范围内，那么冰箱就正常工作。观测现象：冰箱制冷不好Cool(BCD，Bad)故障处理：关闭人工智能键～Open(key)调节变温室、冷藏室和冷冻室的温度Adjust(room1，temp)∧Adjust(room2,temp)∧Adjust(room3,temp)推理：规则一IfCool(BCD，Bad)ThenCheck(key，state)检查结果：人工智能键开启但已失效ON(key，Ineffective)规则二IfON(key，Ineffective)Then～Open(key)∧Adjust(room1,temp)∧Adjust(room2，temp)