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故障排查 · 适用于: CO2 增压系统(跨临界)

CO2 系统停机时压力过高

逐步排查 CO2 系统停机或停电时压力过高:闪发气阀、高压阀、气体冷却器以及安全阀起跳。停机时压力会升向环境温度对应的饱和压力,因此需要有限制压力的措施。

最近核查: 现场模式:大按钮,问题置顶且屏幕保持点亮。

CO2 在 20 °C 时的饱和压力约为 57 bar(绝对压力),30 °C 时为 72 bar。系统停机时,压力会升向环境温度对应的饱和压力,并可能超过安全阀的整定压力 [1]。因此需要有把压力限制在安全范围内的措施,例如带独立备用电源的辅助制冷机组,或按停机压力设计的部件 [1][2]。

制冷剂回路上的作业只能由持证人员进行。在处理电气部件之前先断开电源,并特别注意高压(CO2)和可燃制冷剂(A2L 和 A3)。务必遵守制造商的说明。

请先确认故障

读取储液器压力和室外温度,并检查辅助制冷机组或泄压是否已启动。检查控制器是否有电(UPS),以及阀门是否处于停机时的正确位置。

流程图

CO2 系统停机时压力过高1. 压缩机是否已停止(断电、维护或报警),且没有运行中的备用冷却机组来维持储液器压力?A · 可能原因制冷剂升温到环境温度时压力上升。如果没有停机冷却,安全阀最终会起跳。是否2. 闪发气阀是否打开,是否按设定值调节储液器压力?B · 可能原因闪发气阀或其控制失灵,导致储液器压力上升。否是3. 气体冷却器压力相对室外温度是否正常,高压阀是否在调节?C · 可能原因高压阀或气体冷却器风机故障,或室外温度高,导致气体冷却器压力过高。→ 系统高压跳停否是D · 可能原因安全阀过早开启:整定压力错误、阀门损坏,或阀门曾经起跳过且已不再密封。CO2 系统停机时压力过高1. 压缩机是否已停止(断电、维护或报警),且没有运行中的备用冷却机组来维持储液器压力?A · 可能原因制冷剂升温到环境温度时压力上升。如果没有停机冷却,安全阀最终会起跳。是否2. 闪发气阀是否打开,是否按设定值调节储液器压力?B · 可能原因闪发气阀或其控制失灵,导致储液器压力上升。否是3. 气体冷却器压力相对室外温度是否正常,高压阀是否在调节?C · 可能原因高压阀或气体冷却器风机故障,或室外温度高,导致气体冷却器压力过高。→ 系统高压跳停否是D · 可能原因安全阀过早开启:整定压力错误、阀门损坏,或阀门曾经起跳过且已不再密封。

原因,可能性从高到低排序

此顺序为大致排序,基于现场常见故障。在更换任何部件之前,请务必进行测量。

  1. 1
    流程图 A

    制冷剂升温到环境温度时压力上升。如果没有停机冷却,安全阀最终会起跳。

    处理方法: 检查辅助冷却机组是否在运行,必要时是否有备用电源。按照制造商的说明启动系统。切勿关闭阀门导致液态 CO2 被困在阀门之间,也切勿隔离安全阀。

    🛠 如何操作?分步说明

    只有具备资质的人员方可对制冷和电气系统进行作业。请遵循制造商手册及当地法规;以下步骤仅为指导,不能替代培训。

    测试 CO2 停机冷却和断电情况

    在停机状态下,CO2 (R744) 系统会升温且压力升高。辅助冷却单元(通常由备用电源供电)必须将接收器压力保持在安全阀设定值以下,且重启过程不得触发安全阀泄压。

    1. 准备并商定测试方案. 阅读制造商的操作步骤,通知商店或工厂操作员,并在允许短时间停机的时段计划测试。使用适用于 CO2 的压力表。切勿关闭阀门导致液体被困在阀门之间,且绝不可隔离安全阀。

      ✓ 检查: 操作步骤已准备就绪,且操作员已知晓测试正在进行。

    2. 记录压力和设置. 读取接收器压力、安全阀设定压力、接收器的 PS 以及辅助机组的启动和停止设定值。

      ✓ 检查: 辅助机组的启动压力明显低于安全阀的设定值。

    3. 检查辅助机组及其电源. 检查辅助冷凝机组是否处于自动模式,其电源是否来自备用电源(如果安装了 UPS 或发电机),以及其保险丝和接触器是否正常。

      ✓ 检查: 辅助机组已就绪并由备用电源供电。

    4. 模拟停电. 按照程序描述关闭 CO2 机组的主电源。观察接收器压力,并检查备用机组是否在其设定压力下启动。

      ✓ 检查: 备用机组启动,接收器压力停止上升,并保持在启动压力加上一个小余量以下。

    5. 检查气体检测和通风. 检查机房内的 CO2 检测器是否工作,以及警报和通风是否在警报水平时启动(按照检测器制造商的描述使用测试气体进行测试)。

      ✓ 检查: 警报和机械通风在检测器的警报水平启动。

    6. 恢复电源并重启. 恢复主电源并按照制造商的程序重启设备。在压缩机启动时,观察接收器压力、高压阀和闪气阀。

      ✓ 检查: 设备启动平稳,且没有安全阀开启。

    7. 记录测试. 在设备运行日志中记录日期、压力、备用机组的启动压力以及结果。

      ✓ 检查: 测试结果已记录,设备运行正常。

    检查阀门位置和积液

    服务阀或截止阀若处于关闭或半开状态,会产生类似于节流或充注量不足的症状;且封闭阀门之间的积液在升温时可能会导致管道爆裂。请佩戴护目镜和手套,且绝不可超过系统的 PS。

    1. 对照图纸检查电路/管路. 按照流程图,列出从压缩机经过冷凝器、接收器、液体管、蒸发器到吸气管的所有服务阀、球阀和主阀。

      ✓ 检查: 您现在拥有了一份所有阀门及其在正常运行状态下所需位置的清单。

    2. 检查服务阀. 使用阀门扳手检查吸气、排气和液体服务阀是否完全打开(处于后座位置)。仅在连接压力表时才可稍微离开后座位置。完成后请重新安装阀盖。

      ✓ 检查: 阀杆已完全打开且阀帽已拧紧。

    3. 检查是否有部分关闭的阀门. 在系统运行状态下,使用夹持式温度计测量液管上每个阀门前后的管道温度。如果阀门后出现明显的温度下降、结霜或出汗,则表示该阀门部分关闭或受限。

      ✓ 检查: 液管中的任何阀门都没有明显的温度下降。

    4. 检查电磁阀. 检查电磁阀在收到指令时是否打开:线圈已通电(使用磁力测试仪或测量线圈电压)且有流量(阀门后温度发生变化)。

      ✓ 检查: 每个电磁阀在收到指令时打开,在无指令时关闭。

    5. 严禁将液体封死. 在关闭充满液体的管段的两个阀门之前,请将液体泵出或确保该管段具有压力释放路径(安全阀或通往接收器的开放路径)。绝不能让液管两端同时处于关闭状态。

      ✓ 检查: 每个可能被关闭的管段均已排空或具有释放路径。

    6. CO2:检查停机保护. 在 R744 系统中,关闭阀门前请确认停机单元、安全阀及任何保压功能均处于工作状态,因为被封闭的 CO2 在升温时压力会迅速升高(参见 CO2 停机指南)。

      ✓ 检查: 停机压力远低于 PS,且安全阀通往其出口的路径畅通。

  2. 2

    辅助制冷机组或其电源(UPS、保险丝、接触器)不工作。

    处理方法: 试运行辅助制冷机组,并检查电源、保险丝和控制信号。

    🛠 如何操作?分步说明

    只有具备资质的人员方可对制冷和电气系统进行作业。请遵循制造商手册及当地法规;以下步骤仅为指导,不能替代培训。

    测试 CO2 停机冷却和断电情况

    在停机状态下,CO2 (R744) 系统会升温且压力升高。辅助冷却单元(通常由备用电源供电)必须将接收器压力保持在安全阀设定值以下,且重启过程不得触发安全阀泄压。

    1. 准备并商定测试方案. 阅读制造商的操作步骤,通知商店或工厂操作员,并在允许短时间停机的时段计划测试。使用适用于 CO2 的压力表。切勿关闭阀门导致液体被困在阀门之间,且绝不可隔离安全阀。

      ✓ 检查: 操作步骤已准备就绪,且操作员已知晓测试正在进行。

    2. 记录压力和设置. 读取接收器压力、安全阀设定压力、接收器的 PS 以及辅助机组的启动和停止设定值。

      ✓ 检查: 辅助机组的启动压力明显低于安全阀的设定值。

    3. 检查辅助机组及其电源. 检查辅助冷凝机组是否处于自动模式,其电源是否来自备用电源(如果安装了 UPS 或发电机),以及其保险丝和接触器是否正常。

      ✓ 检查: 辅助机组已就绪并由备用电源供电。

    4. 模拟停电. 按照程序描述关闭 CO2 机组的主电源。观察接收器压力,并检查备用机组是否在其设定压力下启动。

      ✓ 检查: 备用机组启动,接收器压力停止上升,并保持在启动压力加上一个小余量以下。

    5. 检查气体检测和通风. 检查机房内的 CO2 检测器是否工作,以及警报和通风是否在警报水平时启动(按照检测器制造商的描述使用测试气体进行测试)。

      ✓ 检查: 警报和机械通风在检测器的警报水平启动。

    6. 恢复电源并重启. 恢复主电源并按照制造商的程序重启设备。在压缩机启动时,观察接收器压力、高压阀和闪气阀。

      ✓ 检查: 设备启动平稳,且没有安全阀开启。

    7. 记录测试. 在设备运行日志中记录日期、压力、备用机组的启动压力以及结果。

      ✓ 检查: 测试结果已记录,设备运行正常。

  3. 3
    流程图 B

    闪发气阀或其控制失灵,导致储液器压力上升。

    处理方法: 检查阀的驱动、传感器和设定值,并确认 MT 压缩机能够接收闪发气体。

    🛠 如何操作?分步说明

    只有具备资质的人员方可对制冷和电气系统进行作业。请遵循制造商手册及当地法规;以下步骤仅为指导,不能替代培训。

    检查 CO2 高压阀和闪气阀

    在跨临界 CO2 (R744) 系统中,高压阀控制气冷器压力,闪气旁通阀控制接收器压力。阀门、驱动器或传感器故障会导致制冷量不足、高压跳机或安全阀开启。

    1. 准备 CO2 压力测量. 使用额定压力高于高压侧 PS 的压力表和软管(见铭牌;通常高于 100 bar),佩戴护目镜和手套。切勿关闭阀门导致液态 CO2 被封闭在其中:升温时压力会迅速升高。CO2 在低洼和封闭空间会取代氧气,因此请检查气体检测器和通风系统是否正常工作。

      ✓ 检查: 压力表的额定压力高于系统 PS,且机房气体检测器显示正常。

    2. 将传感器与压力表进行对比. 连接控制器服务工具并读取气冷器压力、接收器压力和气冷器出口温度。将每个压力传感器与同一位置的校准压力表进行对比。

      ✓ 检查: 每个传感器的读数与压力表的误差在传感器数据表规定的精度范围内。

    3. 检查高压阀. 在气冷器出口温度变化时,通过服务工具观察阀门开度 (%) 和气冷器压力。将压力与控制器计算的设定值进行对比。检查驱动器是否有报警,并在手册允许的情况下手动驱动阀门,通过听觉或触觉检查是否有动作。

      ✓ 检查: 气冷器压力跟随控制器的设定值,且阀门开度变化平稳,无波动或报警。

    4. 检查闪气旁通阀. 将接收器压力与调试文档中的设定值进行对比。观察负载变化时阀门的开度。

      ✓ 检查: 接收器压力保持在设定值附近,且低于接收器安全阀的设定压力。

    5. 检查气冷器风扇控制. 检查随着出口温度升高,气冷器风扇速度是否加快,以及控制传感器读数是否正确(与接触式温度计对比)。

      ✓ 检查: 风扇速度随气冷器出口温度变化,且传感器读数与参考温度计一致。

    6. 检查泄压路径并记录. 检查每个可由阀门关闭的管段是否都设有压力泄放装置,且安全阀出口畅通无阻。记录读数、报警情况及任何修正措施。

      ✓ 检查: 没有管段在没有泄压装置的情况下封锁液体,且读数已记录。

  4. 4
    流程图 C

    高压阀或气体冷却器风机故障,或室外温度高,导致气体冷却器压力过高。

    处理方法: 检查风机、清洁情况和高压阀的调节。按照高压故障排查步骤进行。

    🛠 如何操作?分步说明

    只有具备资质的人员方可对制冷和电气系统进行作业。请遵循制造商手册及当地法规;以下步骤仅为指导,不能替代培训。

    清洁冷凝器或气冷器

    冷凝器或气冷器脏污会提高冷凝压力、增加功耗并增加高压跳闸的风险。请对其进行清洁,理顺翅片并确保空气能够自由流动。

    1. 清洁前测量. 在系统运行状态下,记录冷凝压力(CO2 系统记录气冷器出口温度)和进风温度,以便随后观察清洁效果。

      ✓ 检查: 压力和空气温度已记录。

    2. 隔离并锁定. 断开冷凝机组和风扇的电源,锁定并标记隔离开关,并在风扇电机接线端确认无电。否则风扇可能会自动启动。在屋顶作业时,请使用防坠落保护装置。

      ✓ 检查: 风机接线端子电压为 0 V 且风机已停止运行。

    3. 清除松散污垢. 使用软刷沿翅片方向刷除进风侧的叶子和绒毛。从出风侧(逆正常气流方向)吹气或冲洗,使污垢被推出而非推入。

      ✓ 检查: 盘管表面无松散污垢。

    4. 使用盘管清洗剂和水清洗. 保护风机电机和电气部件免受水侵害。使用适用于翅片材质的盘管清洗剂,遵循其安全数据表(佩戴手套和护目镜),并用低压水逆正常气流方向冲洗。严禁使用高压清洗机,否则会压扁翅片。

      ✓ 检查: 冲洗水变清且翅片未受损。

    5. 理顺翅片并检查间距. 使用间距合适的翅片梳理工具将弯曲的翅片理直。检查进风口或出风口是否有遮挡,并确保热空气不会循环回进风口(如墙壁、积雪或其他设备)。

      ✓ 检查: 翅片已理直,且设备周围的净距离符合安装说明。

    6. 重启并对比. 移除挂锁,恢复电源并让系统稳定。将冷凝压力和进风温度与清洁前的值进行对比。

      ✓ 检查: 在相似的空气温度下,冷凝温度较低。

    检查冷凝器或蒸发器风机电机

    风机停止运行、运行缓慢或反转会导致冷凝侧压力过高,或蒸发侧压力过低并结霜。请检查电源、控制信号、电机以及风机本身。

    1. 在设备运行时观察并倾听. 在安全距离外观察风机:它是否在运行?转速如何?方向是否正确(空气流经盘管的方向是否与外壳上的箭头或手册所示一致)?倾听是否有轴承异响,并检查是否有结冰、污垢或叶片损坏。

      ✓ 检查: 确认风机是停止、运行缓慢、噪音大还是反转。

    2. 检查电源和控制信号. 在风机启动指令激活时,测量电机接线端子或 EC 风机连接器的电压。对于 EC 风机,还需测量控制信号(0–10 V 或 PWM),并读取风机电子元件上的状态灯或故障代码。检查控制器中的风机延迟设置和温控器:被刻意停止运行的风机并非故障。

      ✓ 检查: 电源电压在铭牌额定范围内,且控制信号要求风机运行;否则故障在前端(接触器、保险丝、控制器输出、接线)。

    3. 隔离、锁定并确保风机无法启动. 关闭并锁定隔离开关,使用经过测试的双极电压测试仪确认电路已断电,并等待风机完全停止。请记住,当信号恢复时,EC 风机可能会自动重启,且在气流中空转的风机可能会产生电压。

      ✓ 检查: 电机端子电压为 0 V,且叶片被堵塞或静止。

    4. 手动转动风扇并进行机械检查. 手动转动叶轮:它应能自由且均匀地旋转,无刮擦声、无轴向间隙或轴承粗糙感。检查叶片是否牢固地安装在轴上且无裂纹,以及防护罩和盘管是否无冰、无污垢和无松散物体。

      ✓ 检查: 风扇旋转自由且安静,叶片无损坏;若电机运转沉重或粗糙,则必须更换。

    5. 测量电机(交流电机). 在断开电机连接的情况下,测量端子之间的绕组电阻,并将各绕组之间以及与数据表进行对比;测试运行电容(参见电容指南)。使用绝缘测试仪测量对地绝缘电阻——绝不能在连接风扇电子设备或 EC 电机时进行。检查电机在冷态时内部热保护是否闭合。

      ✓ 检查: 绕组在应一致的地方相等且与数据表相符,绝缘电阻远高于电气法规要求的限值,且冷态时热保护闭合。

    6. 恢复连接,运行并测量电流. 根据照片重新连接,安装防护罩和盖板,移除锁具并启动。测量每相的运行电流并与铭牌对比,检查旋转方向和气流。

      ✓ 检查: 风扇在正确方向上平稳运行,电流等于或低于铭牌值,且压力趋于稳定(冷凝器的高压下降,蒸发器的吸气压力上升且冰层消融)。

    检查 CO2 高压阀和闪气阀

    在跨临界 CO2 (R744) 系统中,高压阀控制气冷器压力,闪气旁通阀控制接收器压力。阀门、驱动器或传感器故障会导致制冷量不足、高压跳机或安全阀开启。

    1. 准备 CO2 压力测量. 使用额定压力高于高压侧 PS 的压力表和软管(见铭牌;通常高于 100 bar),佩戴护目镜和手套。切勿关闭阀门导致液态 CO2 被封闭在其中:升温时压力会迅速升高。CO2 在低洼和封闭空间会取代氧气,因此请检查气体检测器和通风系统是否正常工作。

      ✓ 检查: 压力表的额定压力高于系统 PS,且机房气体检测器显示正常。

    2. 将传感器与压力表进行对比. 连接控制器服务工具并读取气冷器压力、接收器压力和气冷器出口温度。将每个压力传感器与同一位置的校准压力表进行对比。

      ✓ 检查: 每个传感器的读数与压力表的误差在传感器数据表规定的精度范围内。

    3. 检查高压阀. 在气冷器出口温度变化时,通过服务工具观察阀门开度 (%) 和气冷器压力。将压力与控制器计算的设定值进行对比。检查驱动器是否有报警,并在手册允许的情况下手动驱动阀门,通过听觉或触觉检查是否有动作。

      ✓ 检查: 气冷器压力跟随控制器的设定值,且阀门开度变化平稳,无波动或报警。

    4. 检查闪气旁通阀. 将接收器压力与调试文档中的设定值进行对比。观察负载变化时阀门的开度。

      ✓ 检查: 接收器压力保持在设定值附近,且低于接收器安全阀的设定压力。

    5. 检查气冷器风扇控制. 检查随着出口温度升高,气冷器风扇速度是否加快,以及控制传感器读数是否正确(与接触式温度计对比)。

      ✓ 检查: 风扇速度随气冷器出口温度变化,且传感器读数与参考温度计一致。

    6. 检查泄压路径并记录. 检查每个可由阀门关闭的管段是否都设有压力泄放装置,且安全阀出口畅通无阻。记录读数、报警情况及任何修正措施。

      ✓ 检查: 没有管段在没有泄压装置的情况下封锁液体,且读数已记录。

  5. 5
    流程图 D

    安全阀过早开启:整定压力错误、阀门损坏,或阀门曾经起跳过且已不再密封。

    处理方法: 将阀的整定压力与系统的 PS 比较。更换起跳过或泄漏的阀门,并按照 EN 13136 / EN ISO 24664 检查泄放管路。

    🛠 如何操作?分步说明

    只有具备资质的人员方可对制冷和电气系统进行作业。请遵循制造商手册及当地法规;以下步骤仅为指导,不能替代培训。

    检查安全阀

    安全阀保护系统免受高于 PS 的压力影响。它必须具有正确的设定值,在开启后能紧密关闭,并通过尺寸正确的管路排放到安全地点。

    1. 检查标记. 从阀体或铭牌上读取设定压力和阀门数据,并与受保护部件的 PS 进行比较。设定压力不得高于 PS。严禁调整、堵塞或隔离安全阀。

      ✓ 检查: 设定压力等于或低于受保护部件的 PS。

    2. 检查阀门状态. 检查是否有腐蚀、损坏、密封件破损以及阀门开启的迹象(出口处有霜、油或污垢)。检查制造日期或安装日期。

      ✓ 检查: 阀门无损坏,密封完好,且已记录使用年限。

    3. 检查阀座泄漏. 使用电子检漏仪或肥皂泡溶液检查出口。开启过的阀门通常无法再次严密封闭。

      ✓ 检查: 检漏仪无信号,且出口处没有气泡产生。

    4. 检查排放管路. 检查排放管路是否根据阀门进行了选型(EN 13136;请使用泄压管计算器),确保无堵塞、无截止阀,且末端位于室外安全地点,有防雨措施并设有排水设施。

      ✓ 检查: 管路尺寸与计算结果一致,且出口畅通且安全。

    5. 根据需要更换. 更换泄漏、已开启、损坏或达到制造商说明或国家法规规定更换周期的阀门。若设有切换阀,请先切换至另一个安全阀;否则必须对系统进行抽空或回收(需 F-gas 认证)。

      ✓ 检查: 安装了设置正确的新阀门,或现有阀门通过审核。

    6. 记录. 在日志本中记录检查情况、任何排放以及任何更换记录(设定压力、序列号、日期)。

      ✓ 检查: 日志本显示了阀门数据和检查结果。

制造商手册中的检查项目 (3)

制造商为其自身产品给出的数值和检查项目;它们适用于所提及的产品。

  • Danfoss Optyma iCO2(步进收液器阀):在停机时,如果收液器压力达到76 bar(AKV:比吸气压力高30 bar,最大76 bar),机组会打开收液器阀并重新启动压缩机。[3]
  • Hussmann CO2 级联系统:通过模拟机组电源故障来测试备用冷却,并检查接收器压力和温度是否保持稳定;备用冷凝机组及其液体电磁阀必须由应急电源供电。[4]
  • Hillphoenix Advansor; Hussmann CO2 机组:在 CO2 增压机组上,电源故障时,控制面板中的 UPS 会将高压阀和闪气旁通阀驱动到安全位置。请通过模拟断电进行测试,并至少每年检查一次 UPS;如果 UPS 失效,阀门将停在原位。[5]
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本文涉及的术语

来源

  1. Danfoss – The story of intrinsic standstill security (CO2 case story, 2013)
  2. Arneg – Safe Pressure: back-up unit for CO2 systems during power failure
  3. Danfoss – Application guidelines Optyma iCO2 condensing units R744, AB399636244436en-000301 (2026.03)
  4. Hussmann – CO2 Cascade installation & operation, P/N 3151784_C, PDF p. 61
  5. Hillphoenix – Advansor CO2 Booster – Installation, Start-Up and Operation manual | Hussmann – Transcritical CO2 Rack Installation & Operation, PN 3182569_G, Hillphoenix: p. A-17 | Hussmann: p. 61
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