A320空调组件出口温度高故障浅析

上善若水2 · 发表于 2009-10-9 09:32:29

A320空调组件出口温度高故障浅谈

    提起A320空调系统，大家都耳熟能详。但该系统的故障却令人非常头痛，尤其是组件出口温度高这一故障，牵涉众多部件，且更换任一部件，工作量都相当大。根据 TSM按部就班的排故顺序进行排故，无疑将会加大工作量，降低效率。因此，针对该故障，总结出新的排故思路就显得非常必要。
    本文主要讨论一些较难判断的组件出口温度高在地面TP（组件出口温度）10-20`C左右的故障，较易判断的高组件出口温度（TP大于20）的故障则不在讨论范围内。其具体现象为：无故障信息，CFDS的温控测试亦正常；驾驶舱管道温度与正常飞机同比要高，导致驾驶舱温度无法下调而且有些在地面TP较高的飞机，巡航时TP可调至合适的温度；有些则是地面TP正常，空中高；或者是两种情况TP都高。组件系统中可以利用的实时监控的AIDS参数有：PF（流量）、COT(压气机出口温度)、TW(水分离器出口温度)、RI(冲压空气进气门开度)、BPV(旁通活门开度)、TP（组件出口）。由于维护手册上没有给出某一条件下各参数的标准值，所以大多数的排故工作都建立在与理想组件（TP在—5`C以下）比较的基础上。本文可以实现的比较条件是：第一，相同的环境温度。不同的环境温度将引起不同的热交换效率，不利于排故。第二，同流量比较。实现方法是断开区域温度控制器四个跳开关，再接通双组件（此顺序不能颠倒），两组件PF会自动稳定在0.56KG/S。这样有利于不同飞机间的比较。
    根据AMM21章中空调组件运作的基本原理，我们可以知道空调系统的调控原则：一是温控需求满足优先。A32O温度控制系统属于区域客户需求型微调系统。它以选定的区域温度W1为控制目标，区域温度计算器ZC根据W1解算出所需求的管道温度，进而算出混合总管的温度W2，组件控制器根据W2算出TP、ＴＷ。TP、ＴＷ是组件的主要控制目标但不是组件控制的唯一目标，它需要遵循第二个流量最小即经济原则，这是整个温控系统的基本原则。流量最小是出于经济性考虑，带有折中性，比如组件中冲压空气进气门的控制：尽可能的利用冲压空气，但又不能开太大引起飞机气动外型上的额外阻力，这就是冲压空气流量最小要求；再比如当正常控制达不到理想TP时，如不考虑经济因素控制器将会一直增大引气量而过大的引气量会造成发动机功率损失，即是引气量最小要求。这两种情况如不限制都会造成燃油消耗上升，经济成本增加。总的来讲基本原理就是在限制条件下以最小的流量达到最大的制冷效果。

空调组件系统分为四部分：流量控制、组件温度控制、空气制冷以及指示部分。其中，指示部分中的大多数传感器只是起超限保护作用，对TP影响甚微。空调组件系统部件多且部件更换工作量大，我们应尽可能在不更换部件的情况下判断故障。基于这一基本思路，我们把大的排故方向定为：先检查外漏，再隔离流量控制部分，然后隔离组件温度控制部分，最后隔离空气制冷部分。下面，我将结合一些实例给大家逐一介绍。
一：检查外漏。严重的外漏会引起部件运行偏离工作范围。重点检查区域应是FCV至组件出口之间的各管路连接点和各部件。2004-4月，B2396飞机左组件TP高导致驾驶舱温度无法下调。经过仔细检查后，发现该组件冷凝器顶端有长达十几公分的裂纹，漏气严重，更换后，组件工作恢复正常。
二：流量控制部分。如图1,PC1获得ZC的指令后,通过流量传感器的反馈信号来控制FCV的开度,以满足指令需求。因此，流量控制的不准确（如探测流量高于实际流量）直接导致PC（组件控制器）控制的PBV和RI开度偏离实际需求值或者ACM（空气循环机）偏离工作范围，进而影响TP。该部分可用以下二个步骤来隔离。步骤A：切断PC1对FCV的控制（断开FCV电插头，此时FCV应在全开位），切断ZC指令（拔出四个跳开关）并单组件工作（注意顺序）。如果TP可调到—5`C以下，说明故障存在于该部分。步骤B：初次状态下，根据条件二与理想组件进行同流量比较。如果COT明显低于理想组件则是流量传感器或其引射管路故障（PC故障的可能性很小）。2002-8月，B2396飞机左组件TP高，在进行步骤A时发现组件工作正常,TP可降到负10度。在进行步骤B同流量比较时，左组件COT95度，TP为20度，COT明显低于正常值，判断为流量传感器或其引射管路故障。仔细检查发现该组件流量传感器引射管路接头存在漏气现象，重新紧力矩后，组件工作恢复正常。2007年06月，2396又出现驾驶舱温度高故障，也通过这一方法发现左FCV流量引射管接头漏气，拧紧接头后，组件亦恢复正常。具体数据如下：

表格一

TAT	ALT	PF	COT	RI	PBV	TW	TP
N037	33500FT	43	042	103	025	N02	N01
排故前空中数据		43	112	015	024	N01	N05
排故前地面双组件正常工作		PF	COT	RI	PBV	TW	TP
		62	138	94	003	33	002
		46	134	94	003	30	N02
排故前地面双组件同流量工作		PF	COT	RI	PBV	TW	TP
		56	093	94	003	027	009
		56	146	94	003	032	N03
排故后地面双组件同流量工作		PF	COT	RI	PBV	TW	TP
		51	143	094	003	31	N04
		51	141	094	003	30	N03

从这部分数据来看，此类故障在地面才会出现组件TP高或者出现高流量（使用APU引气或单组件工作）把TP降至可接受的温度，在空中时TP一般都能调到合适温度，但由于在空中时组件的实际流量无法满足驾驶舱的温控要求而被驾驶员反映出来。

三：组件温度控制部分。该部分主要由冲压空气进气门、旁通阀门、防冰阀门组成。如图1，当外环境较高时，PC为满足组件出口温度需求，将控制BPV冲压空气进气门到最大冷却位，防冰阀门关。在AIDS中表现为BPV尺度为3个单位，RI尺度大于93。因此这一部分的隔离工作主要有：1，目视检查冲压空气进气门尺度是否与AIDS读数一致；2，目视检查旁通阀门机械指示是否与AIDS读数一致，BPV下游管路温度是否异常（与理想组件比较）；3，目视检查防冰阀门机械指示是否在关位。2007年5月，2368飞机驾驶舱温度无法调节，其左组件出口温度高。从下面这组数据可以看出：该故障现象与高指示流量、ACM性能衰退有很多相似之处，不同的是空中与地面的（TW－TP）值相差比较大，其中空中的TW、TP都为正值而（TW－TP）值却是大负值。由此可以分析得到防冰活门故障在开位的可能性很大，检查也发现防冰活门在开位，更换后正常。（TW－TP）值的使用将在下一部分介绍。

表格二

排故前空中数据	TAT	ALT	PF	COT	RI	PBV	TW	TP
	N077	31930	43	80	37	003	009	020
			43	111	25	024	N09	N21

排故前同流量工作	PF	COT	RI	PBV	TW	TP
	56	125	94	003	36	015
	56	150	94	003	30	N05

排故前双组件正常工作数据	PF	COT	RI	PBV	TW	TP
	54	121	95	003	36	16
	46	116	94	003	26	N01
排故后双组件正常工作数据	PF	COT	RI	PBV	TW	TP
	51	135	094	003	30	N04
	48	130	094	003	31	000

四：空气制冷部分。这一部分最难判断，牵涉部件最多。如图1所示，气体从组件进口A点到组件出口B点并没有外加能量。因此，对于这一部分我们可以从能量的角度来分析：首先，在外界温度一定某一流量下，A点的能量可用温度T1来表示，同样B点、C点分别用温度TP、TW。根据能量守恒定律：HT1=HTP+H1（循环机耗能）+H2（主次散热器耗能）+H3(冷凝水带走的部分能量)+H4(传导耗能)。其中，H3、H4对于所有组件来说差值不大,可作为一恒值。从该公式我们可以知道两点：一，要获得理想的TP，H1、H2就必须尽可能的高，即循环机.散热器性能良好；二，从C点进入ACM涡轮的气体的被消耗掉的能量在B点又被加入到从AVM涡轮出口的气体中，也就是说：冷凝器、再加热器在系统中消耗的能量可以忽略不计。结合以上两点以及实际运行参数RI、PBV的开度，循环机的性能和组件温控部件的工作性能可以用（TW—TP）表示。另外，COT值亦极富意义，它至少体现：1，热交换器的效率；2，ACM的运行状态；3，流入ACM压气机的引气流量正常与否。不同值代表不同意义，需要我们结合其他参数，确认COT值本身的含义。只有明白COT值所表达出来的意义后，我们才能更准确、更有效地排除故障。

对于再加热器，AMM21章对该部件的功能有详细阐述。由于经过再加热器的两路气体温度压力相差不大而且根据组件系统的能量守恒公式它不消耗能量，所以再加热器内漏/堵塞（外漏已在第一步中被排查），只有堵塞会影响循环机工作进而影响TP。堵塞可以用组件流量PF和引气压力来排除。从实际维护经验来看实际流量PF》 0.45KG/S的组件其TP值都在正常范围内，也就是说只要PF》0.45KG/S堵塞不会使循环机偏离工作范围即不会使TP增高(组件系统中其他部件的堵塞会引起监控参数的不同步变化，这点大家可以在实际维护中总结)。对于冷凝器同样依据组件系统的各监控参数相应的变化来分析故障。

根据组件系统能量守恒公式、系统各个监控参数的变化以及一些维护经验，表格三给出了一些以（TW－TP）值为主其他监控参数为辅的运用方法。

表格三

（TW-TP）

G

（TW-TP）

A

COT

G

COT

A

RI

G

RI

A

PBV

G

PBV

A

TW

G

TW

A

TP

G

TP

A

组件条件G

组件条件A

结论

》24

小负值

相差》30

正常

大

003

正常

小负值

高

小负值

双组件同流量

流量控制部分故障

18《值《22

大负值

相差20-30

正常

偏大

003

003或小值

较高

小正值

高或15

高

双组件同流量

防冰活门或PBV

18《值《22

正常

稍高

稍低

正常

003

正常

偏高

正常

高

正常

双组件同流量

ACM性能衰退

》24

正常

高30左右

正常

偏大

003

正常

稍高

正常

高

正常

双组件同流量

热交换器性能衰退

0《值《10

正常

低

正常

稍大

003

正常

稍高

高

正常

双组件同流量

冷凝器内漏

1标注：G=地面、A=空中 2值的大小、高低都是指与理想组件比较下所产生

以上是我参与A320空调系统维护以来的一些体会，希望对实际排故工作有所帮助。由于所采集的数据大多是排故前后比较的结果，结论有待商榷处，欢迎指正。

303678567 · 发表于 2009-10-18 22:27:33

楼主受累了

skypf · 发表于 2009-10-19 01:00:26

好辛苦啊~~~

85072725 · 发表于 2010-1-25 22:16:58

谢谢楼主提供的资料~
辛苦了!

岳川 · 发表于 2010-3-8 16:25:06

看不懂太高深了

xiaoqiandeng · 发表于 2010-6-8 16:11:41

EN ,XIEXIE 楼主了

study1 · 发表于 2010-6-18 15:59:36

支持一下。

水晶魔 · 发表于 2010-6-19 00:47:53

辛苦了，支持一下

zyjack · 发表于 2010-6-19 08:43:22

楼主好厉害啊！！！

ce-air · 发表于 2010-6-28 19:56:57

这个可以参评论文去

sw085 · 发表于 2010-7-2 12:55:55

不错的

liaoyuan · 发表于 2011-6-15 20:36:32

对楼主感激涕零～深表谢意

jianghu · 发表于 2011-6-15 22:41:58

楼主辛苦了

rikhgmsss · 发表于 2012-10-25 16:54:35

太好了

于 2012-10-26 14:35:34 连续回帖自动追加:
楼主能将文中的如图1的图示补充出来吗？

于 2012-10-26 14:35:41 连续回帖自动追加:
楼主能将文中的如图1的图示补充出来吗？

于 2012-10-26 14:35:44 连续回帖自动追加:
楼主能将文中的如图1的图示补充出来吗？