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摘要：研究影響空氣源熱泵熱水器可靠性的問題，構(gòu)建相應(yīng)的空氣源熱泵熱水器的準(zhǔn)確性模型和目標(biāo)準(zhǔn)確性模型。通過對(duì)問題模式進(jìn)行研究，探討相關(guān)問題，找到限制可靠性的主要原因，深入地探究了可靠性構(gòu)建和可靠性增長技術(shù)在空氣熱泵熱水器設(shè)計(jì)中的實(shí)際運(yùn)用狀況。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵熱水器；可靠性；現(xiàn)狀；解決措施

0引言

空氣源熱泵熱水器是目前比較新型的熱水器，熱水效率是普通熱水器的2倍～3倍，在很多發(fā)達(dá)國家被大量使用。但是，熱泵熱水器在國內(nèi)發(fā)展比較艱難，原因主要有技術(shù)難度性較大、外界影響因素較多、產(chǎn)品安全性不能得到保證等。本文主要對(duì)阻礙空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品可靠性的原因進(jìn)行深入探討，并找到加強(qiáng)其可靠性的有效方法[1]。

1阻礙空氣源熱泵熱水器可靠性的主要因素

可靠性主要是指產(chǎn)品在一定時(shí)間和環(huán)境中完成相關(guān)功能的能力。空氣源熱泵熱水器的可靠性主要是指在一定的額定功率中，在科學(xué)合理的氣溫空間內(nèi)（通常是在5℃以上），把自來水加熱到相應(yīng)的溫度（通常是50℃～60℃左右）。但是有的空氣源熱泵熱水器因?yàn)槎喾N原因不能達(dá)到相關(guān)溫度，主要有以下幾方面因素：a)空氣源熱泵熱水器構(gòu)造比較繁瑣，在過去很長一段時(shí)間內(nèi)，研究人員比較注重的是產(chǎn)品效能，對(duì)于其可靠性研究比較少，但是產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)卻是產(chǎn)品的實(shí)際設(shè)計(jì)；b)現(xiàn)在中國空氣源熱泵熱水器還處在不斷健全的階段，很多企業(yè)都是小數(shù)目生產(chǎn)，大多數(shù)工作程序都是利用手工作業(yè)，對(duì)產(chǎn)品可靠性造成影響。比如，氣液分離器、蒸發(fā)器、電磁換向四通閥和壓縮機(jī)都和熱泵機(jī)組相連接，其中統(tǒng)管彎折部分和銅管連接都是手工進(jìn)行的，但是因?yàn)槿藶橐蛩氐挠绊?，?duì)機(jī)組的可能性造成了影響；c)和空氣源熱泵熱水器有關(guān)的制度和實(shí)行時(shí)間比較晚?？諝庠礋岜脽崴骱芏嗖糠侄际墙栌每照{(diào)配件，并且沒有根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行和改造?？諝庠礋岜脽崴骱涂照{(diào)的工作環(huán)境不一樣，這樣就會(huì)對(duì)壓縮機(jī)的使用時(shí)間和可靠性造成影響；d)空氣源熱泵熱水器安裝和后期保護(hù)，尤其是后期保護(hù)方面，存在很多不足，從而嚴(yán)重影響了設(shè)備的使用和運(yùn)行。比如，機(jī)組安裝位置要根據(jù)有關(guān)規(guī)定來安裝、蒸發(fā)器要及時(shí)清潔等，不然就會(huì)影響其可靠性；e)可靠性工程在實(shí)行過程中比較繁瑣，很多研究人員和企業(yè)管理人員對(duì)其認(rèn)識(shí)還不夠深入，這樣就不能有效保證產(chǎn)品的可靠性。針對(duì)上面的分析，把可靠性工程技術(shù)融合到空氣源熱泵熱水器中，能夠有效提升空氣源熱泵熱水器的可靠性。

2空氣源熱泵熱水器可靠性的理想狀態(tài)

構(gòu)建家用型空氣源熱泵熱水器的可靠性模型時(shí)，不但要顧及可能出現(xiàn)的安全問題，還要考慮到因?yàn)楣收蠁栴}所造成的后期保護(hù)和維修，這也屬于基本的可靠性模型，當(dāng)然還要考慮設(shè)備在工作過程中所被限定的功能概率，它被稱之為任務(wù)可靠性模型[2]?；究煽啃阅Ｐ褪轻槍?duì)產(chǎn)品和相關(guān)結(jié)構(gòu)可能造成的運(yùn)行問題，以此而引發(fā)的維修和保障需求，屬于一個(gè)全串聯(lián)模型。設(shè)備中的組成部分越多，則基本的可靠性就比較低。針對(duì)基本的可靠性來說，需要最大限度地減少儲(chǔ)備。針對(duì)矯勇熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，因?yàn)榧矣脡嚎s機(jī)和氣液分離器是相互融合的，因此基礎(chǔ)的可靠性框架可以建立成下面的模式。任務(wù)可靠性模型是為了估測(cè)產(chǎn)品在實(shí)際操作時(shí)完成限定功能的概率，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的各個(gè)部分所產(chǎn)生的預(yù)定效用而建立起來的可靠性模型。依據(jù)構(gòu)建的基礎(chǔ)可靠性框架和任務(wù)可靠性框圖所構(gòu)建的基本可靠性數(shù)學(xué)模型和任務(wù)可靠性數(shù)學(xué)模型，主要是利用相關(guān)概率論知識(shí)，研究基礎(chǔ)可靠性框架和任務(wù)可靠性框圖，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)可靠性模型的各個(gè)環(huán)節(jié)是相互串聯(lián)的，任務(wù)可靠性模型是串和混相互融合的，因此使用概率論知識(shí)能夠建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型。

3空氣源熱泵熱水器的問題形式研究和故障樹的探索

3.1問題模式研究

在家庭中使用空氣源熱泵熱水器，只要是讓系統(tǒng)工作狀況不能按照實(shí)際規(guī)定進(jìn)行的事件都被稱之為問題事件?？諝庠礋岜脽崴黧w系是利用管道連接有關(guān)機(jī)械，從而組成相互融合、相互制約的體系，假如其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會(huì)影響其它設(shè)備運(yùn)行，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的問題。家用型空氣源熱泵熱水器是由多個(gè)階層的體系相互組合而成的，如制熱系統(tǒng)、除霜系統(tǒng)等。熱水器體系中的問題很多，也比較繁瑣，依據(jù)問題出現(xiàn)的實(shí)際狀況劃分，根據(jù)問題出現(xiàn)的程度分類，主要分為顯性問題和隱性問題。例如風(fēng)機(jī)停止運(yùn)作、水管漏水等容易出現(xiàn)的問題就屬于顯性問題；更換熱器結(jié)垢等不容易被人察覺的問題就是隱性問題。依據(jù)問題對(duì)系統(tǒng)造成的影響，可以劃分為軟問題和硬問題。例如電機(jī)損壞等相關(guān)設(shè)備不能運(yùn)行就屬于硬問題；儀表飄逸等相關(guān)設(shè)備的效用出現(xiàn)問題就被稱為軟問題。

3.2故障樹研究

在家用型熱泵熱水器中制熱系統(tǒng)的有效運(yùn)行是其中的關(guān)鍵，也是容易出現(xiàn)問題的部分。制熱系統(tǒng)是由控制結(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、電磁四通閥、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流設(shè)備和壓縮機(jī)相互融合而成的；而且節(jié)流設(shè)備是由毛細(xì)管和電子膨脹閥連接而成。如果把制熱系統(tǒng)中的問題作為一個(gè)事件，由此又會(huì)產(chǎn)生很多基本事件，從而產(chǎn)生制熱系統(tǒng)的故障樹。評(píng)價(jià)故障樹的有效方式就是使用它的最小割集，確定故障樹最小割集的方法主要有布爾代數(shù)化簡法和矩陣排列法等，通常情況下都是使用的布爾代數(shù)化簡法算出最小割集[3]。

4空氣源熱泵熱水器的可靠性構(gòu)建

根據(jù)用戶實(shí)際需求，建立起空氣源熱泵熱水器的可靠性和定量性的目標(biāo)，然后利用系統(tǒng)構(gòu)建可靠性模型、可靠性分配和利用預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)可靠性進(jìn)行分析，最后通過研究、檢驗(yàn)產(chǎn)品構(gòu)建，以便更好地改進(jìn)，把可靠性的定量需求融合到產(chǎn)品技術(shù)文件中。要盡量節(jié)約資金、減少時(shí)間、提升效率，依據(jù)這三個(gè)方面的不同，產(chǎn)品主要分為上市產(chǎn)品和研究產(chǎn)品，因此也要采用不同的可靠性研究方式。而且上市產(chǎn)品的可靠性主要是以新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，上市產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)分配則是新產(chǎn)品研究的重要參考因素。a)上市產(chǎn)品，很多都具備比較健全的資料，如故障形式、故障因素、故障檢驗(yàn)方式、產(chǎn)品構(gòu)造等。以節(jié)約資金和減少工作量為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，主要是使用故障模式來研究其中的影響因素和故障樹研究等；要先找到限制可靠程度的主要因素，針對(duì)其中的主要因素進(jìn)行有效改進(jìn)，從而更好地提升產(chǎn)品的可靠性；利用可靠性試驗(yàn)來測(cè)試產(chǎn)品的可靠性，還可以構(gòu)建相應(yīng)的資料庫，從而為以后構(gòu)建相應(yīng)產(chǎn)品的可靠性準(zhǔn)則奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，還可以為新產(chǎn)品研發(fā)的可靠性提供幫助和指導(dǎo)；b)研究產(chǎn)品，根據(jù)實(shí)際的市場(chǎng)狀況和客戶需求來規(guī)定產(chǎn)品的性能和相關(guān)可靠性指標(biāo)；要根據(jù)相關(guān)類型的產(chǎn)品進(jìn)行問題分析，從而建立可靠性指標(biāo)分配和預(yù)計(jì)；利用對(duì)比研究，分析其中的可靠性預(yù)計(jì)和可靠性指標(biāo)，如果不能滿足客戶實(shí)際需求，就需要建立新的修改方案，從而更好地滿足客戶需求。

5空氣源熱泵熱水器可靠性的發(fā)展?fàn)顩r

為了強(qiáng)化空氣源熱泵熱水器的可靠性能，就需要對(duì)可靠性進(jìn)行合理安排。尤其是在產(chǎn)品研發(fā)過程中使用可靠性工程技術(shù)，才可以高效率地完成任務(wù)。上市產(chǎn)品和研究產(chǎn)品的可靠性增加各有不同，針對(duì)上市產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行分析，可以為研究新產(chǎn)品的可靠性提供基礎(chǔ)，這樣能夠更好地推進(jìn)新產(chǎn)品的研發(fā)。

5.1上市產(chǎn)品

因?yàn)閭鹘y(tǒng)空氣源熱泵熱水器是對(duì)功能方面進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)于可靠性的研究比較少，可靠性不能滿足實(shí)際的市場(chǎng)需求，這樣就使生產(chǎn)商在改進(jìn)產(chǎn)品的過程中更加側(cè)重于和用戶的交流和溝通，找到產(chǎn)品的不足，從而更好地進(jìn)行改進(jìn)。a)客戶在使用產(chǎn)品時(shí)，要記錄運(yùn)行狀況和維修狀況；b)把產(chǎn)品的問題信息反饋給制造商，然后制造商再把這些資料傳送給相關(guān)研究人員，最后對(duì)這些信息進(jìn)行處理，針對(duì)生產(chǎn)過程中的可靠性進(jìn)行檢查和研究，從而找到問題的根本原因，以便更好地進(jìn)行改進(jìn)。隨著問題不斷發(fā)生，研究人員對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行研究，從而為產(chǎn)品的可靠性提供更好的保障。

5.2研究新產(chǎn)品

提升新產(chǎn)品的可靠性或相關(guān)類型產(chǎn)品的可靠性可以根據(jù)下面的相關(guān)步驟來進(jìn)行：a)空氣源熱泵熱水器的研發(fā)階層要利用相關(guān)類型產(chǎn)品的可靠性作為模型，找出定性和定量的可靠性需求，建立恰當(dāng)?shù)姆桨浮⒖煽啃灾笜?biāo)和檢查方式；在研究過程中需要根據(jù)相關(guān)計(jì)劃來進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、研究和檢驗(yàn)；在產(chǎn)品基本成形時(shí)，要檢測(cè)產(chǎn)品的可靠性，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便提出相應(yīng)的改進(jìn)措施；b)空氣源熱泵熱水器在生產(chǎn)過程中，要確?？煽啃?。在批量生產(chǎn)的過程中，要保證各種裝備的可靠性，尤其是關(guān)鍵部分和關(guān)鍵步驟的可靠性。因?yàn)楫a(chǎn)品在整個(gè)研發(fā)的過程中都是持續(xù)增長的，如果一個(gè)部分出現(xiàn)問題，產(chǎn)品的可靠性就會(huì)出現(xiàn)問題，所以需要進(jìn)行全程監(jiān)控，加強(qiáng)可靠性。

6結(jié)語

空氣源熱泵熱水器能夠更好地節(jié)約能源，但是在實(shí)際運(yùn)用的過程中，其可靠性是最突出的問題，所以在研究空氣源熱泵熱水器機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的可靠性模型，并且深入研究基本可靠性和任務(wù)可靠性之間的聯(lián)系，對(duì)故障模式和故障樹進(jìn)行研究，找到其中的制約因素，分析可靠性設(shè)計(jì)和可靠性增加在空氣源熱泵熱水器中的實(shí)際運(yùn)用狀況。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，未來的空氣源熱泵熱水器的模式更加多樣化，相應(yīng)的產(chǎn)品可靠性也要增加，從而更好地提升產(chǎn)品運(yùn)作性能。

參考文獻(xiàn)：

［1］裴德鳳，錢勇，聞建中，等.空氣源熱泵熱水器電氣控制方案的研究［J］.大眾科技，2009(11)：128-129.

［2］黃楚順，林淑勤.空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計(jì)［J］.電器，2012(z1)：560-563.

［3］譚輝平.提高空氣源熱泵熱水器性能的途徑［J］.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7(1)：29-32.

作者：管建峰 蔣曉梅 吳永祥 王遼建 單位：常熟理工學(xué)院