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737NG飞机引气、空调系统故障分析
作者:澳门皇冠    来源:皇冠体育    2020-01-16 15:54

  从引气系统和空调系统基本原理出发,结合航线维护工作中的实际经验,对这两个系统中的常见故障进行分析,并给出地面测试方案和故障隔离方法。

  737NG的引气系统和空调系统是该机型多发性故障系统,故障率比较高,特别是每到炎热的夏季,故障更是接二连三地出现,给航线维护工作带来了很大的困难,对飞机的放行可靠性也影响很大。本文从这两个系统的基本原理出发,结合几个常见的故障,阐述这两个系统的故障隔离和分析方法,并给出相应的地面检测方案。

  737NG飞机发动机气源系统在发动机低转速时由高压压气机9 级引气,这时依靠高压级调节器和高压级活门控制引气压力,这时5级单向活门关闭防反流;在高转速时由高压压气机5级引气,这时高压活门关闭并且5 级单向活门打开,由引气调节器(BAR)和压力调节和关断活门(PRSOV)控制引气压力。

  在引气调节器内有一个过压电门(220PSI作动),在压力调节和关断活门出口有490℉过热电门,当系统出现超温超压时,空调附件组件(ACAU)内的过热继电器接通,控制引气调节器内部的锁定电磁活门关闭,使PRSOV失去控制压力并由弹簧力关闭。这时,主警告灯亮,驾驶舱头顶板(P5板)上的引气跳开(BLEED TRIP OFF )灯亮,同时TRIP/RESET 电路预位。当超温超压消失时,按压P5-10面板上的RESET 电门复位,PRSOV 打开重新工作。

  预冷器系统的作用是在引气进入气源总管前,通过预冷器控制活门控制通往预冷器的冷却空气量从而控制引气温度,这个系统是自动控制的。预冷器控制活门靠390℉温度传感器和地面大翼热防冰(WTAI)电磁活门的信号控制活门开度。

  PRSOV是气控气动活门,由弹簧保持在关位。正常发动机高功率运转时PRSOV活门下游压力调节在42+/-8PSI。PRSOV常见故障有卡阻、作动器内漏、回位弹簧弹力下降等。活门卡阻在某个位置可能会造成压力偏差。作动器内漏会引起活门打不开或者是活门开度小,最终结果是引气压力低。

  检查发动机引气系统不工作时活门是否保持在关位,再用扳手开关操作人工驱动轴看活门转动是否顺滑。

  BAR有两个接口,分别通到PRSOV作动器和450℉恒温器。如果引气调节器到PRSOV作动器或450℉恒温器之间的管路出现漏气,那么控制PRSOV开度的压力降低(A腔),PRSOV开度减小引起引气压力低。同理,引气调节器的释压活门卡阻漏气则会造成引气压力低。另外如果引气调节器基准压力调节器调压失效可能造成引气压力高或低,甚至可能会出现压力摆动的情况。

  ①锁住电磁活门是否工作,将P5-10面板上的发动机引气电门放ON位,在引气调节器电磁活门处听是否有滴答声,否则量线检查有无电压。

  ②释压活门是否磨损漏气,将发动机引气电门放ON位,人工打开PRSOV活门,用APU引气反流检查是否漏气。

  ③基准压力调节器是否失效,进行引气健康检查,检查压力调节器出口压力Pb是否在要求范围内(20Psi) 。

  450℉恒温器是引气温度、压力控制系统的主要控制部件,PROSV开度和引气压力的直接控制者。恒温器只有在温度达到450℉时才打开,所以恒温器故障只有在发动机工作在相对高的功率状态时表现出来。如果恒温器故障卡阻在偏关位时,恒温器失效,温度超过490℉,超温电门作动,通过ACAU控制引起调节器关闭PRSOV,这样就会造成我们所碰到的高功率时引气脱开,而在低功率时则引气压力正常。另外,恒温器可能会出现温度漂移。如果出现球形活门提前打开,可能功率不高时就出现引气压力偏低,在对应功率上可以与预冷器控制系统故障区分开;如果活门在较高的温度才打开则可能会造成功率稍大时引气压力偏高甚至过热。

  490℉过热电门故障,可能会提供假信号造成引气脱开。根据引气脱开时的引气压力可以判断490℉过热电门是否故障。如果引气脱开前的引气压力一直都正常的,那么我们就可以排除450℉恒温器的可能,直接判断是490℉过热电门故障。

  如果390℉传感器卡阻在偏开位,则释放掉部门控制引气,控制压力低(A、B腔压力低),预冷器控制活门开度增大,发动机引气温度偏低,在结冰区飞行使用大翼防冰时热量不足可能出现对应一侧的大翼结冰。如果390℉传感器卡阻在偏关位,则发动机高功率时预冷器控制活门开度不够,可能出现引气压力低甚至超温。

  预冷器控制活门是气控气动蝶形活门,由弹簧保持在全开位(没有引气时),由下游的390℉传感器和地面机翼热防冰低流量电磁活门的信号控制活门开度。当引气温度达到390℉时预冷器控制活门打开,温度达到440℉时全开。地面接通大翼热防冰时预冷器控制活门也全开。如果活门转轴磨损、内部部件的锈蚀,则活门转动不顺畅、卡阻咬死,活门开度不够或者打开过慢,引起下游引气温度大于450℉使得PRSOV关小,造成引气压力偏低,甚至引气过热导致引气跳开。

  检查发动机引气系统不工作时活门是否保持在开位,用扳手开关操作人工驱动轴看转动是否顺溜,提供APU引气,人工打开PRSOV,观察预冷器控制活门是否转动到全关位(指示销转动大概90度),再松开活门到390℉传感器信号管,或地面短时接通大翼防冰电门,观察活门是否能转动到全开位,否则活门故障。

  高压级调节器与系统部件有两个接口,一个接口连接反流保护信号管,另一个接口连接高压级活门。如果是高压级活门的接口漏 ,会造成低功率时引气压力低。如果高压级调节器的关断活门保护失效,调压器的基准压力调节器也失去调节功能,这时释压活门仍然可以作为备用调压器使用。因此,在大功率时如果高压级活门没卡阻,则只有在高压级调压器关断活门失效,高压级调压器基准调压器失效,并且高压级调压器释压活门也失效时高压级活门才可能非正常打开,造成引气压力偏高。

  高压级活门是气控气动的蝶形活门,由弹簧保持在关位,来自高压级调节器的控制压力到达高压级活门的A腔,克服弹簧力和高压级活门B腔的压力打开活门,作用在高压级活门作动筒上的合力使活门调节下游的压力为:32+/-6PSI。活门卡阻容易导致引气压力不正常。

  检查发动机引气系统不工作时活门是否保持在关位,用扳手开关操作人工驱动轴看转动是否顺滑。

  ① 首先判断是否是指示系统故障,按压TRIP RESET 电门,如果温度压力降低后不能复位,那么就是引气指示系统上的原因,这样一般考虑ACAU、490°F 过热电门及压力调节器BAR里面的过压电门,或者是线路短路原因。

  ② 如果在慢车情况下就出现,这时的引气温度和压力都较低,一般也是信号指示问题,可能性最大的是490℉过热电门和BAR 过压电门,即他们可能失效在低温度低压力值位置。

  ③ 如果在发动机高压级引气向低压级转换时出现引气跳开应考虑是不是高压活门卡死在开位,没有退出工作,引起超压。

  ④ 如果在发动机低压级引气向高压级引气转换时出现,即下降收油门时出现故障,一般考虑预冷系统出问题,因为高温高压气体没能得到足够的冷却。

  ① 首先判断是否是指示系统故障,接通APU引气或地面气源,打开引气隔离活门,检查空调面板上压力表左右指针压力指示值,如果指示差值大于3PSI则说明压力指示系统有问题,主要就是左右管道压力传感器或压力表,如果左右引气管道压力差值小于3PSI,则说明指示系统是好的,存在真实的压力低故障。如在空中引气压力低于18PSI,还会影响到飞机增压系统。

  ② 如果低功率时引气压力低, 由于低功率时引气来自高压9级引气,压力调节由高压调节器控制,因此压力低最大可能是高压级活门、高压调节器或者相关信号管故障。

  ③ 如果高功率引气压力低,由于高功率时引气来自发动机5级引气,引气压力调节也就是PRSOV的开度由压力调节器BAR及450℉电门控制,引气压力低即是PRSOV 开度不够,因此,BAR 和450°F 电门故障是第一可能,信号管的少量漏气也会使引气压力低。另外,如果随着发动机功率的增加(N160%),引气压力先上升到正常值,然后开始快速下降,甚至降的很低,那极有可能预冷系统故障,这是由于大功率时系统对散热要求较高,如果预冷器控制活门或者390℉传感器故障,导致引气温度超过450℉,会使450℉电门打开放气使到PRSOV的控制压力下降,降低PRSOV活门开度,引气压力低。

  ④ 如果低功率和高功率引气压力都低,首先判断PRSOV 卡阻;其次就是预冷器系统故障,如果预冷器控制活门本身卡死在全开位或者390℉电门故障(失效在开位使控制气路旁通),风扇空气就会一直对发动机引气进行强冷却,以至于引气温度太低,压力也低。

  ① 首先判断是否是指示故障,接通APU引气或地面气源,打开引气隔离活门,检查空调面板上压力表左右指针压力指示值,如果指示差值大于3PSI则说明压力指示系统有问题,主要就是左右管道压力传感器或压力表,如果左右引气管道压力差值小于3PSI,则说明指示系统是好的,存在真实的压力高故障。

  ② PRSOV的控制管路漏气、PRSOV本身卡阻或复位弹簧弹力下降、引气调节器失效都会引起引气压力高。

  流量控制关断活门(FCSOV)控制从气压总管来的热引气到主热交换器和空气混合活门热路一侧。活门输送热空气到涡轮机匣,防止涡轮机匣结冰。当空气通过主热交换器,冲压空气带走部分热量,冷却后的引气流向混合活门的冷路。通过混合活门部分冷却的引气流到空气循环机的压气机部分,压气机将这部分冷却过的引气的压力和温度提高,通过副热交换器进一步散热。最后通过空气循环机的涡轮部分。涡轮利用快速的膨胀来降低引气温度,膨胀冷凝出的水分被下游水分离器分离,并流到水喷嘴喷进冲压空气管内。如果进入水分离器冷却后的引气温度低于35℉,低温限制35℉系统将混合活门冷路引气引入水分离混合管内对其方冰。水分离后,冷却干燥的引气掺混混合管热路引气供向空调分配管。

  空调组件有过热保护部件,分别是压气机排气过热电门 390℉(199℃)、涡轮进气过热电门 210℉(99℃)、组件供气过热电门 250℉(121℃)。其中任一个电门开关的所在位置,可关断和接通空调组件。

  首先参考AMM手册知驾驶舱空调空气是通过主配气总管的左侧提供,客舱空调空气是通过主配气总管两侧系统功提供,若飞行中发现驾驶舱制冷效果正常,仅客舱温度无法调低,可初步判断右空调系统故障。空调温度无法调低通常涉及两方面原因:

  ④冲压门卡阻故障,引起冲压空气流量低或排气量小,造成散热媒介冷空气量小,无法达到热交换的目的。

  ⑤低温限制35℉系统故障,如35℉传感器传递错误信号给控制活门使其打开,或者活门卡阻在开位,对进入水分离器的空气进行加温,此空调空调又未达到管道过热温度,那么客舱温度高无法调低。

  ⑥客舱温度传感器或管道温度传感器故障,温度调节器根据传感器传感的温度信号控制混合活门冷、热端开度而使得客舱温度保持在所需范围内,如果传感器传送错误信号给调节器,那么调节器做出的混合活门的指令也会是错误的。

  ①检查冲压进气门进口风力,检查主、次级散热器是否干净,空气循环机是否磨损;

  ④若为虚假信号,分别检查压气机排气过热电门 390℉(199℃)、涡轮进气过热电门 210℉(99℃)和组件供气过热电门 250℉(121℃)是否接地使得组件跳开。

  过热电门故障,会始终给空调组件一个超温接地信号,组件自动断开不能复位,排除上述故障后必须到P5空调组件面板上按复位按钮进行复位,因为TRIP RESET SWITCH是一个自锁继电器,如图4所示。

  采用排除法分别断开上述三个过热电门电插头,观察空调组件工作是否正常,更换之再进行测试。

  引气系统、空调系统和增压系统内在相互联系,飞机空调和增压都是通过飞机APU和大发气源引气来实现。因此,引气系统是源头,应首先检查引气控制面板,确保气源系统工作是否正常。飞机在进近过程中,双发引气供给空调和增压系统,当机组收回油门时,发动机功率减小(85%以下),大发5级引气量不足,改为9级引气,以增大引气量。这时,如果双发9级引气系统故障,引气量10Psi左右,是无法满足增压所需空气流量,使得座舱变化率过大。超过2,000slfpm,增压自动方式失效,转为备用增压方式。又因为在进近过程中,双发功率时常要变化,当双发功率增大到一定程度(大于85%以上)时,压力调压器感受压力上游气路信号,改为5级引气,这时,供气量又恢复正常,使得座舱压力有波动。

  ②打开APU引气,打开双空调自动位,提供增压系统所需空气,关好所有舱门和驾驶舱活动窗,用人工方式关闭溢流活门,座舱压力增压到2Psi压力能长时间保持,检查各舱门及活动窗是否漏气。

  ③大发低功率和高功率试车,鉴别引气高压级故障还是引气调节器、PRSOV故障。

  本文主要介绍了引气系统和空调系统的故障分析和隔离方法。从本文的论述中可以了解到,在大多数情况下,飞机系统的故障原因并无单一性,同一部件失效引起的故障现象也不尽相同,同时还有许多看似相同、实质不同的故障。

  因此,在判断故障时,一定要了解故障现象的每一细节,特别要抓住故障发生的时机。另外,排故过程中既不要想当然,也不要墨守成规。我们在利用手册的同时,也要熟悉各个系统的工作原理,掌握好各种故障的隔离方法,总结每次排故经验,依靠我们的主观能动性来提高故障判断的准确性和快速性。这样不仅减少了航材的浪费,更保障了航班的安全准点。返回搜狐,查看更多

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