B737NG飞机发动机引气系统故障浅析

leon1417 · 发表于 2009-12-3 20:11:50

B737NG飞机发动机引气系统故障浅析

作者：杨浩国航工程技术分公司重庆维修基地

)摘要本文针对BOEING737NG飞机发动机引气系统的原理、常见故障现象及排故思维进行了分析、归纳和总结，为实际工作提供一些有益的参考。

   关键词发动机引气压力

一、引言

   飞机发动机引气系统的故障，由于其发生率高、重复率高、排除时间长、难度大成为长期以来困扰机务维护工作的一大难题。
   针对引气系统故障，主要是根据机组的故障描述或者通过试车检查出来的故障现象来更换相关的部件。采用这种排故方法有时更换一个件就能解决问题。但如果故障不是由某个部件引起，或者换上去的部件本身就是故障件，就会导致频繁换件的情况发生。

二、系统基本原理

   BOEING737NG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；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（BAR）内有一个过压电门（220PSI作动），490°F 过热电门在压力调节和关断活门（PRSOV）出口。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（BAR）内电磁活门关闭，使压力调节和关断活门（PRSOV）由弹簧力关闭。同时，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TRIP/RESET 电门复位，PRSOV 打开继续工作。
   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°F 温度传感器和大翼热防冰（WTAI）电磁活门的信号控制活门开度。

三、常见故障现象

   纵观引气系统常见故障现象一般来说表现为两种情况：

   引气跳开

   1、地面引气接不通或空中引气突然跳开，且无任何信号指示，引气压力降为“零”。

   2、空中引气断开，且BLEED TRIP OFF 灯亮。

   引气压力低：（常表现为引气剪刀差）

   1、慢车时引气压力低。

   2、大功率时引气压力低。

   3、慢车与大功率时引气压力都低。

   4、地面正常，但在空中大功率时引气压力低。

四、排故思路

   判断是哪一台发动机的故障，这时应该把隔离活门关闭，看哪一边的压力不正常，然后进行具体分析。1. 只在慢车时引气压力低。由于慢车时由高压活门调节气源压力，所以慢车为了理清排故思维让我们先来熟悉一下飞机发动机引气系统工作过程。

   当发动机起动好后，高压压气机9 级引气口的压力通过高压调节器打开高压活门，高压活门内有一个平衡作动器，限制压力最大33PSI。这时，高压空气充满级间管道，一部分到引气调节器（BAR ）电磁活门处等待，当驾驶舱P5 板上的引气电门接通后，电通过空调附件组件（ACAU）到BAR 电磁活门，打开电磁活门，使压力调节和关断活门（PRSOV）打开,这时气源压力由高压活门控制；当继续推油门使5 级引气压力高于高压活门的最大调节压力（33PSI）时，5 级单向活门受力打开，这时高压活门关闭，PRSOV 调节气源压力，PRSOV 调节限制引气压力在最大45PSI。

   对于引气跳开故障：1、地面引气接不通或空中引气突然断开且无任何信号指示，引气压力降为“零”。这种情况参照图2可以分析出是该发动机无引气。故障可能的原因一般来说是PRSOV 未打开，或BAR 电磁活门未打开。这种现象可能是BAR 电磁活门故障、PRSOV 卡阻或ACAU 故障，要么就是面板或电路故障，电信号没能正确地传递。2、空中引气断开，且BLEED TRIP OFF 灯亮。这种现象是由过热或超压引起。首先我们应判断过热或超压是真实的还是信号问题。如果是真实过热，当温度降低后，按压TRIP RESET 电门可复位。如果温度压力降低后还是不可复位，那么一定是电路上的原因，这样一般考虑ACAU、490°F 过热电门及BAR 过压电门另外过热过压电门线路短路也会造成BLEED TRIP OFF 灯亮，我基地在实际工作中就遇到过因线路短路造成BLEED TRIP OFF 灯亮的情况。如果按压TRIP RESET 电门可复位，复位后进行试车，看什么时候BLEED TRIP OFF 灯再亮，如果在慢车情况下或立即出现，一般也是由ACAU、490°F 过热电门及BAR 过压电门这三个部件引起的，可能性最大的是490°F过热电门和BAR 过压电门，因为他们可能失效在低温度/压力值位置。如果在发动机高压级引气向低压级转换时出现应考虑是不是高压活门卡死在开位，没有退出工作。如果在大功率情况下或很长时间才出现，那么一般是由预冷器系统故障引起。这种情况可能是由于390°F电门故障、预冷器控制活门卡在关位或活门作动器故障，再或者就是由预冷器脏引起。
   对于引气压力低故障: 首先应判断是不是指示问题，检查压力表和压力传感器，如果把隔离活门打开，两边指示不一样，那么一定是压力表和压力传感器的故障。如果排除这种可能，再判断系统部件故障。判断系统故障之前，应先时为了理清排故思维让我们先来熟悉一下飞机发动机引气系统工作过程。

   当发动机起动好后，高压压气机9 级引气口的压力通过高压调节器打开高压活门，高压活门内有一个平衡作动器，限制压力最大33PSI。这时，高压空气充满级间管道，一部分到引气调节器（BAR ）电磁活门处等待，当驾驶舱P5 板上的引气电门接通后，电通过空调附件组件（ACAU）到BAR 电磁活门，打开电磁活门，使压力调节和关断活门（PRSOV）打开,这时气源压力由高压活门控制；当继续推油门使5 级引气压力高于高压活门的最大调节压力（33PSI）时，5 级单向活门受力打开，这时高压活门关闭，PRSOV 调节气源压力，PRSOV 调节限制引气压力在最大45PSI。

   对于引气跳开故障：1、地面引气接不通或空中引气突然断开且无任何信号指示，引气压力降为“零”。这种情况参照图2可以分析出是该发动机无引气。故障可能的原因一般来说是PRSOV 未打开，或BAR 电磁活门未打开。这种现象可能是BAR 电磁活门故障、PRSOV 卡阻或ACAU 故障，要么就是面板或电路故障，电信号没能正确地传递。2、空中引气断开，且BLEED TRIP OFF 灯亮。这种现象是由过热或超压引起。首先我们应判断过热或超压是真实的还是信号问题。如果是真实过热，当温度降低后，按压TRIP RESET 电门可复位。如果温度压力降低后还是不可复位，那么一定是电路上的原因，这样一般考虑ACAU、490°F 过热电门及BAR 过压电门另外过热过压电门线路短路也会造成BLEED TRIP OFF 灯亮，我基地在实际工作中就遇到过因线路短路造成BLEED TRIP OFF 灯亮的情况。如果按压TRIP RESET 电门可复位，复位后进行试车，看什么时候BLEED TRIP OFF 灯再亮，如果在慢车情况下或立即出现，一般也是由ACAU、490°F 过热电门及BAR 过压电门这三个部件引起的，可能性最大的是490°F过热电门和BAR 过压电门，因为他们可能失效在低温度/压力值位置。如果在发动机高压级引气向低压级转换时出现应考虑是不是高压活门卡死在开位，没有退出工作。如果在大功率情况下或很长时间才出现，那么一般是由预冷器系统故障引起。这种情况可能是由于390°F电门故障、预冷器控制活门卡在关位或活门作动器故障，再或者就是由预冷器脏引起。
   对于引气压力低故障: 首先应判断是不是指示问题，检查压力表和压力传感器，如果把隔离活门打开，两边指示不一样，那么一定是压力表和压力传感器的故障。如果排除这种可能，再判断系统部件故障。判断系统故障之前，应先压力低只能是高压活门或高压调节器故障。出现此故障时，应先检查活门是否有卡阻。另外，PRSOV 卡阻，开度很小也会使引气压力低。2. 只在大功率时引气压力低。由于大功率时由PRSOV 调节压力，也就是说PRSOV 开度不够，使引气压力低。控制PRSOV 的是BAR 和450°F 电门，因此，BAR 和450°F 电门故障是第一可能，PRSOV 本身故障也会引气压力低。3. 慢车与大功率时引气压力都低。首先，PRSOV 卡阻会出现这种现象；其次就是预冷器系统故障。390°F 电门故障（失效在开位使控制路旁通），会使预冷器控制活门无法关闭，一直对引气源冷却，以至使预冷器出口温度太低，压力也太低。预冷器控制活门本身故障也会使预冷器出口温度太低，压力也太低。

   4. 地面正常，但在空中大功率时引气压力低。这种情况一般来说是预冷器系统故障。因为在地面或低功率状态下，由于系统对冷却散热要求并不高，故障不易出现。但只要地面试车持续时间稍长引气压力就会突然降低。值得注意的是从我基地维护的实践上看， PRSOV的控制气路漏气，常常也会导致引气系统不能进行正常工作，鉴于此，地面检查控制气管是否漏气是很有必要的。

五、维护建议

   为解决气源系统排故难的问题，在基于以上排故思路分析的基础上再合理利用飞机维护手册中的气源系统功能测试，就可以快速锁定故障。虽然飞机手册中每项测试都显得麻烦，但如能恰当地使用功能测试来辅助排故，可以大大提高效率。

   气源系统功能测试工作前准备：确信发动机起动手柄在“CUTOFF”位，并挂上“DO-NOT-OPERATE”警示牌；气源系统释压；打开反推包皮。所需设备：C36001-1、氮气瓶、反光镜和肥皂水。参考资料：AMM36-11-00 AMM36-12-00 (各部件测试如下表1)

   排故实例：2007年12月22日，B2613机组连续反映左发大油门时引气压力偏低。飞机回到基地后，对引气系统进行测试，因为是大油门时压力偏低，基于排故思路的分析，我们考虑BAR 和450°F 电门故障是第一可能，PRSOV 本身故障也会引气压力低。对PRSOV和BAR进行测试。结果很快就发现450°F恒温器本体处漏气，更换450°F恒温器后试车，故障排除。这看上去是一个很简单的故障，而没有用测试法排故之前，已经连续更换了引气调节器，预冷器控制活门、PRSOV，其中BAR还更换了两次。
   因此，合理使用气源系统功能测试法确实对提高引气系统排故效率很有好处。使用此方法，有以下三大优点：
   1. 排故彻底。使用测试法一般都能找出具体的故障点，相对于盲目换件的方法来说，可以做到目标明确，有的放矢。
   2. 效率提高，虽然测试法从准备工具到测试的具体步骤看起来要比直接换件麻烦一些，但因能直接找到故障件，所以效率更高。
   3. 节约成本。多使用测试法排故一般只需一次试车，即节省了燃油，又减少了发动机热循环。
当然，用测试法排除引气系统故障虽好，但只适合排除那些实时存在的故障，特别是由于管路泄漏或堵塞引起的故障。对于时有时无的故障不是很有效。另外，使用这种方法需要对系统很了解。

x1x2x1 · 发表于 2009-12-4 14:54:35

好东西，总结的不错！收藏了

lttchainanchen · 发表于 2009-12-8 20:39:59

不错收藏

huibin0012 · 发表于 2010-1-8 14:52:32

有点不懂，收藏

9111jie · 发表于 2010-1-9 12:11:27

不错收藏

husha · 发表于 2010-1-12 09:16:03

太实用了，感谢。

czy771225 · 发表于 2010-1-18 18:21:22

又是学习,开心,多发点就好

心泪无痕 · 发表于 2010-1-19 17:29:19

这都是中国民航维修网上的，不过看在楼主辛苦转载的基础上，顶一个！

a02583 · 发表于 2010-1-19 23:46:55

lihai厉害

心泪无痕 · 发表于 2010-1-20 09:32:04

仔细看了一下，有些不是很通。希望楼主检查一下原帖。因为不通，就没有办法了解，那这篇帖子也就没有价值了！

haikuo · 发表于 2010-1-20 10:19:42

分析的很透彻！ CFM56的发动机还是比较皮实的

joshua · 发表于 2010-3-2 15:17:07

很不错，收藏了~

cdlx · 发表于 2010-5-12 01:16:28

收藏了

ouyangyanni · 发表于 2010-6-15 11:50:04

但是重庆那套设备用起来太麻烦，听说天津做了一套设备排起故障比重庆的设备方便多了。

bedfordsuperfan · 发表于 2010-6-16 20:32:26

楼主分析的够精辟的,谢谢楼主

standbybus · 发表于 2010-6-18 14:21:58

好东西，总结的不错谢谢楼主

jiashan · 发表于 2010-9-5 14:58:37

楼主很厉害，谢谢

宁穷神 · 发表于 2010-9-22 22:27:15

看了一下，个人觉得文章里存在很多问题

pagliacci · 发表于 2015-3-4 10:54:12

厉害的啊

a12431 · 发表于 2015-3-4 11:52:24

辛苦楼主了

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