浅析CFM56-5B发动机的可调放气活门（VBV）的故障

leon1417 · 发表于 2009-12-3 20:02:45

浅析CFM56-5B发动机的可调放气活门（VBV）的故障

作者：杨燕萍国航股份工程技术分公司杭州维修基地

摘要： CFM56-5B发动机的VBV故障往往会导致航班延误和取消，因此有必要对CFM56-5B型发动机的可调放气活门（VBV）的故障在此进行一下探讨，希望能对广大维修人员应对类似故障的排故工作有所帮助。
   关键词：CFM56-5B发动机、可调放气活门（VBV）、AIDS系统、EGT

   一．VBV系统的简介

   CFM56-5B型发动机的可调几何控制系统的设计目的是为了保证在大范围工作状态下压气机的性能。可调几何控制系统包括：可调放气活门（VBV）和可调静子叶片（VSV）两个子系统。下面集中对VBV子系统进行讨论。

   在发动机低转速状态下，低压转子压气机提供的空气流量大于高压转子压气机可接受的流量，此时VBV作动到全开位，放掉多余的气流。在发动机高转速状态下，VBV作动到全关位以匹配高压压气机的工作。在发动机过渡工作状态（如快速的加减速）时，VBV也工作在全开位。VBV的设计目的就是为了防止低压压气机的喘振，匹配高压压气机的工作。VBV的位置受控于发动机ECU的指令，由HMU的燃油液压作动。

   VBV系统包括：燃油齿轮马达、滞动机构、主放气活门、11个放气活门、软驱动轴、反馈传感器（RVDT）和主驱动轴。

   1、燃油齿轮马达

   燃油齿轮马达把燃油的液压势能转换成驱动一系列放气活门的机械能，它是一个容积式齿轮马达，由两个内正齿轮构成。

通过液压机械组件（HMU）的燃油控制活门，ECU控制着供给燃油齿轮马达的燃油流量。

   2．滞动机构

   滞动机构是限制VBV活门在整个循环（全开和全关）过程中，燃油齿轮马达转动的次数。它位于燃油齿轮马达和主放气活门之间。

   3．主放气活门

   主放气活门和主球形螺母作动器是一个整体组件，能够传递燃油齿轮马达的转动力矩给其他11个放气活门。主放气活门上有一个反馈随动杆，它能把主放气活门的角位置传给反馈传感器（RVDT）。

   4．放气活门

   11个放气活门和一个主放气活门组成一个12放气活门的整体。它们是通过各自软驱动轴同步作动的。

   5．软驱动轴

   软驱动轴位于每两个放气活门之间，它是传递机械能的一个机构。

   6．反馈传感器（RVDT）

   主放气活门的位置是通过随动杆带动反馈传感器感受的。感受的主放气活门的位置信号以电信号的形式传递给ECU。该传感器是一种旋转可变差动传感器（RVDT），感受的是角位移。它上面有两个标志刻线，当这两个标志对准时表示反馈传感器感受的角位置为标准的零度。

与传感器相连的反馈随动杆是可以调节的。

反馈传感器内部是由两个RVDT组成的，分别给ECU A和B通道提供信号。

   7．主驱动轴

   主驱动轴位于燃油齿轮马达和主放气活门之间，它传递马达的转动给主放气活门。

   8．可调放气活门的工作原理

   运用发动机的参数，ECU计算可调放气活门的位置。ECU发送电信号给液压机械组件（HMU）的扭力马达，从而定位HMU中的伺服活门。伺服活门调节燃油压力给燃油齿轮马达，马达再把燃油压力转换为作动主放气活门的旋转力矩，主放气活门的作动通过一系列的软驱动轴同步作动其他的放气活门，滞动机构机械限制燃油齿轮马达在整个开关行程中的转动次数，软驱动轴确保各个放气活门在整个行程中同步作动，反馈传感器感受主放气活门的位置以电信号的形式传递给ECU，从而形成一个闭环控制。当ECU指令的放气活门的位置与反馈位置一致时，扭矩马达断电，从而放气活门固定在指令的位置上。

   9． VBV的系统逻辑

   ECU计算VBV的指令位置是基于下列参数：N1K（修正的N1）、N2K（修正的N2）、VSV（可调节静止叶片）的位置、油门杆的角度。

   ECU计算VBV的基本位置主要是基于N2K和VSV的位置信号，再通过N1K信号来修正VBV的基本位置，从而实现ECU精确的VBV的指令位置。此外当发动机在反推工作情况下，油门杆的位置信号也用于计算的VBV的打开指令位置。

   二．VBV系统的故障分析

   A．当ECAM WARNING “ENG1（2） COMPRESSOR VANE”触发时，总会伴随着CFDS信息，下面根据CFDS信息来分析VBV系统的故障。

1． CFDS信息“VBV ACT HMU ENG 1 A 或（1B）或（2A）或（2B）”

该CFDS信息触发的条件是：VBV的指令位置与实际位置偏差大于2.5度，N2>14.5%，且这种情况持续时间大于4秒。可能引发故障的原因：

--某个VBV球形螺母作动器：作动阻力大

--软驱动轴：转动阻力大

--VBV齿轮马达：马达失效，不能正常工作

--VBV滞动机构：卡阻

--VBV主放气活门作动器：卡阻

--主驱动轴：卡阻或断

--VBV反馈传感器：失效或随动杆断或卡阻

--ECU：失效

--HMU：内部扭矩马达失效或伺服活门卡阻

--HJ7或HJ8电缆：开路或接地

   2． CFDS信息“VBV SNSR J11（J12）， ECU”

该CFDS信息触发的条件是：VBV位置反馈传感器的一个或两个RVDT失效，或不在精确限制范围内。或者两个RVDT给出的信号偏差大于4度。可能引发故障的原因：

--VBV反馈传感器：失效

--ECU：失效

--J11电缆：开路或接地或击穿

--J12电缆：开路或接地或击穿

--CJ11L电缆：开路或接地或击穿

--CJ12L电缆：开路或接地或击穿

   3． CFDS信息“J7（J8），HMU（VBV TM），ECU”

该CFDS信息触发的条件是：HMU内部的VBV扭矩马达线圈是开路或接地

可能引发故障的原因：

--ECU：失效

--HMU：内部扭矩马达线圈是开路或接地

--HJ7电缆：开路或接地

--HJ8电缆：开路或接地

   综上所述，每个CFDS信息的触发总是有相应的条件，排故当中牢记该故障的触发条件，就可以做到排故的准确性，缩短排故时间。

   举例：出现的CFDS故障信息是“VBV ACT，HMU ENG2A或2B”，我们知道触发条件有：VBV指令位置与实际值偏差大于2.5度。我们牢牢锁定该条件，为什么会出现偏差？可能的原因（1）、实际值偏差（实际值又是VBV的反馈传感器感受的）。（2）、指令值偏差（指令值由ECU计算发送给HMU的扭矩马达上）。具体排故我们可以通过下列程序进行：

a、检查各个放气活门作动器和软驱动轴。看各个放气活门是否在同一位置。如不在同一位置，肯定是哪里有卡阻的情况，把它找出来，解决这个卡阻问题。

b、检查主放气活门与反馈传感器相连的随动杆①是否有卡阻、变形或断裂情况，如有更换随动杆。②是否有脱开情况，有重新连接。

c、人工操作VBV系统，确认其移动灵活、平稳。如不灵活，拆掉所有软驱动轴检查头端有无磨损。有磨损，更换软轴。同时检查该磨损软轴相连的两放气活门是否有卡阻现象，有卡阻更换该放气活门。

d、拆下VBV齿轮马达和滞动机构，检查马达和滞动机构能否灵活作动。如不能，更换马达或滞动机构。

e、检查在放气活门处于关闭位时反馈传感器的两个标志是否对准。如不能对准，调节随动杆使其对准。

以上a、b、c、d、e五个步骤检查的就是实际值偏离指令值的情况。

f、脱开ECU上J7（通道A）、J8（通道B）插头上29、30两插钉之间的电阻是否在17~23欧姆之间①如不在范围内，测量HCU 上J7，J8 相连的插头29，30两插钉的电阻是否在17~23欧姆之间。如在，更换 J7、J8电缆，如不在更换HMU。②如在范围内，更换VBV的齿轮马达（可能是马达作动有问题）

g、上述程序做完仍存在故障，那就是ECU、HMU的问题，依次更换，隔离故障。

f、g两步骤就是指令值（ECU）或指令值传递过程中（J7、J8）或指令值的执行过程中（HMU）有问题。

h、根据经验A320/A319要是装有AIDS系统，我们也可以充分利用。通过ALPHA CALL—UP输入VBV字符号，就可以实时观察ENG1# 2#VBV的实际位置。反馈传感器的两标志刻线对齐时在MCDU上的VBV指示应为零，不为零并且偏离挺大则更换反馈传感器。如在试车检查过程中两油门杆在同一位置，而MCDU上故障发动机的VBV指示有突然跳动情况，更换反馈传感器。

我们的这次故障就是滞动机构卡阻引起的，导致实际值偏差，更换滞动机构后就恢复正常。

B．质控在监控发动机性能状态时，发现EGT有突然上升的现象，每日的PFR没有任何CFDS信息（有CFDS信息的按CFDS信息排故）。

该故障触发的条件之一就是个别VBV活门在常开位。

可能引发故障的原因：

--VBV球形螺母作动器：卡在全开位

--软驱动轴：个别折断或磨损

C．发动机喘振，没有任何CFDS信息。

该故障触发的条件之一就是个别VBV活门在常关位。

可能引发故障的原因：

--VBV球形螺母作动器：卡在全关位

--软驱动轴：个别折断或磨损

   三、结束语

   以上的分析基本包括了CFM56-5B发动机VBV故障可能发生的原因，以此为依据，再结合VBV系统的工作原理和功用，FADEC旋转测试过程中VBV的工作现象，利用AIDS系统实时监控VBV的位置，从易到难，逐步隔离，准确定位故障件，从而缩短排故时间

喷气饭 · 发表于 2010-1-15 22:36:42

真的很好
-5和-7的vbv应该都是一样的吧

Sktting · 发表于 2010-1-22 22:28:59

楼主我顶你啊十分感谢！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

小丛 · 发表于 2010-1-23 05:32:35

我们飞机的VBV老是由于漏油更换，还有VSV。呵呵……

hhliu_04 · 发表于 2010-1-23 14:44:37

好资料啊

runyon521 · 发表于 2010-5-9 22:34:16

嘿嘿终于找到了我要找的东西谢谢

shengxi · 发表于 2010-5-9 23:23:34

相当专业

yllbaggio · 发表于 2010-5-10 20:14:30

有用有用谢谢楼主

天府风林 · 发表于 2010-5-10 21:30:21

万分感谢

英雄一代 · 发表于 2010-5-16 15:52:01

不错的好文章哈哈

机务小哥 · 发表于 2010-7-7 09:38:32

资料文中所说的“VBV球形螺母作动器”其构造应该和3C的是一致的成熟设计，实际是“滚珠轴承螺杆做动器”，因为其中有68颗滚珠而得名。

xqh · 发表于 2010-7-23 18:14:37

这么牛！太行了，

fannyfxb · 发表于 2010-8-15 16:58:25

牛。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

fireman141 · 发表于 2010-8-30 21:18:47

引用第1楼喷气饭于2010-01-15 22:36发表的 :
真的很好
-5和-7的vbv应该都是一样的吧

可以负责任的告诉你不一样而且很不一样 5B是液压齿轮马达驱动的通过软轴驱动整个VBV系统工作而这种软轴的缺点很明显一旦接头磨损很容易导致VBV门工作不正常 7B已经改进了 VBV门通过两个作动筒来控制不再使用软轴而用连杆来控制故障明显少多了

ringlic · 发表于 2010-8-30 22:41:16

好文章，不过，厂家不弄点缺陷，怎么赚钱呢

ssy124474 · 发表于 2010-10-4 11:37:18

牛人啊

喷喷 · 发表于 2010-10-4 20:24:26

燃油齿轮马达

狼狼鱼 · 发表于 2010-11-2 10:51:54

楼主很厚道，不像某些人拿文章卖钱。

doxingpu · 发表于 2010-11-19 16:43:17

对于入门者来说 VBV的工作原理刚知道其故障全然不知学习啊

大钢炮 · 发表于 2010-11-19 19:01:49

辛苦啊，不过没时间看了

细雨轻摇碧玉簪 · 发表于 2010-11-20 09:53:02

学习谢谢楼主

cheng3654 · 发表于 2010-11-20 19:38:29

相当专业

engine610 · 发表于 2010-11-27 21:25:37

文章说：“VBV的设计目的就是为了防止低压压气机的喘振”
那高压会不会发生喘振？

岳川 · 发表于 2010-11-29 10:22:01

真的分析的很到位

wwb1985 · 发表于 2011-4-18 16:38:48

好文章希望更多的大佬分享给小弟们啊

lirongneng531 · 发表于 2011-4-18 17:40:43

学习好文章<div class=\"tal s3\">

lirongneng531 于 2011-04-18 17:41 又补充说</div>Re:浅析CFM56-5B发动机的可调放气活门（VBV）的故障
好文章，谢谢<div class=\"tal s3\">

lirongneng531 于 2011-04-18 17:42 又补充说</div>Re:浅析CFM56-5B发动机的可调放气活门（VBV）的故障
好好学习学习啊

killerjim · 发表于 2011-4-18 22:36:37

燃油齿轮马达

略知七八 · 发表于 2011-4-21 20:40:18

总结的很好

lijie19801 · 发表于 2011-4-22 11:08:08

高人啊楼主

帐号		自动登录	找回密码
密码			立即注册

[CFM] 浅析CFM56-5B发动机的可调放气活门（VBV）的故障

浏览过的版块

海航

中国民航飞行学院

实名认证

联航

沈阳航空航天大学

中国民航大学

天津航空

深圳航空

东航

西安航空职业技术学院

国航