A320空调涡轮冷却器方形封圈破损与预防性维修

李茶的姑奶 · 发表于 2018-10-8 22:52:53

空调系统对飞机安全运行至关重要,空调系统主要有保证座舱拥有足够新鲜空气和座舱的温度和压力进行控制两大功能。正因为空调系统的重要性，所以MEL中对空调组件的保留也极为严格,单组件运行时,限高、不能飞高原及高高原机场等限制，这些运行限制对飞机的运行都极为不利,这使得日常工作中对空调系统的检查维护及故障排除提出很高的要求。
某A320飞机曾出现“PACK 2 REGULATE FAULT”ECAM故障警告，并有“R WING LOOP B”大翼渗漏信息，对串BMC并测试，故障未转移，测量右大翼两个环路探测线的阻抗值和导通值，均在标准范围内未见异常；拆卸空调舱盖板检查右组件系统，未见引气渗漏。再检查右组件时，发现右ACM进口管道方形封圈处存在渗漏，更换方形封圈，测试正常，故障消除。（图1. ACM方形封圈破损）针对ACM方形封圈破损的情况，南航深圳维修厂立即在全队开展ACM方形封圈的普查工作。发现有个别空调系统ACM方形封圈都存在不同程度的破损。
笔者将从A320空调组件的工作原理出发,分析ACM方形封圈的破损对飞机空调系统的影响，并给出相应的预防性维修建议。
PACK空调组件工作原理
A320飞机上共装有完全相同的两套空调冷却组件,每一套由涡轮冷却器(ACM)、水分离器再加热器、冷凝器、 PRIMARY热交换器、MIAN热交换器、防冰活门、旁通活门、冲压空气进/出口风门及一系列的温度、压力传感器组成,而每个PACK都由PACK CONTROLLER(PACK控制组件)对其水分离器出口温度和冷却用冲压空气流量进行控制和监控。其工作原理如图2所示。
组件的主要制冷原理是通过两个部件来制冷的,一是APU或者发动机的引气通过主级和次级热交换器与冲压空气进行热交换,从而散发热量。二是通过ACM制冷,高温引气先通过压气机，对经过次级热交换器进行热交换的引气进行增压,再通过空气对涡轮进行膨胀做功释放能量，从而达到降温的目的。

图2.PACK空调组件工作原理

空调系统故障的机理分析
空调系统的目的是为机组、乘客和设备提供飞机内部的环境控制。空调系统故障往往是由于空调组件性能的衰退而引发。当空调组件性能衰退，热交换和做功的效果不佳，便会在ECAM上出现相关的组件故障警告。以下空调系统故障主要原因。
1.流量控制活门故障
流量控制活门非正常关闭或打不开。流量控制活门由电控气动,活门上装有一个步进马达和一个关断电磁阀。活门通过电磁阀通电关闭。当电磁阀断电时,在气压作动下活门打开。组件控制器通过控制步进马达的开度进行组件流量的调节。由此可知,流量活门关闭的原因分别有电控关闭和气动关闭。导致电控关闭的可能有:活门按钮电门置0FF、发动机的火按钮释放、发动机开车、水上迫降按钮接通。气动关闭的原因则有:气源不足或压气机过热,若是由电控电路引起可孩出组件流量控制及指示的跳开关,以使电磁线图断电,此时只要有气压,流量活门将肯定打开。否则就是由气动原因引起的。
2.传感器、继电器故障
在空调系统的整个控制过程中,控制器通过接受各个温度传感器传来的信号,进行处理,发出控制信号。一旦传感器故障控制组件接受到的将是假信息,输出的也是错误信号必然会影响整个系统的正常工作。对这类故障现象应仔细分析,以偏离值最大的参数为重点,按故障可能性大小对部件逐个排查。继电器故障主要包括左、右发启动继电器和冲压空气关闭控制继电器故障。左、右发启动继电器16HB或17HB是在发动机启动时用来关闭空调组件的。当发动机启动好后才打开空调组件,以防止在发动机启动过程中空调组件打开而造成启动引气压力不足。当继电器故障时,有可能直处于发动机启动状态模式,从而使流量控制活门一直处于关闭。
3.由系统内气路漏气或堵塞造成的故障
空调组件的漏气现象通常发生在管路和热交换器、ACM、冷凝器以及再加热器等部件相连接的接头封严处。冷凝器其内部冷路热路隔栅容易裂纹和穿孔,造成漏气并且冷热掺混低了冷凝器自身的热交换效果直接影响组件的出口温度。通常初级和主热交换器、再加热器和冷凝器等容易产生堵塞现象。由于热交换器部件的气流通道截面较窄,空气的杂质积累越来越多,导致气路堵塞,再加热器的内部却隔存在比较严重的堵塞和污染,往往导致ACM作不正常，出现转速偏低、启动图、冲压空气排量小等现象，造成这种现象的主要原因是再加热器堵塞之后,使得经流再加热器的空气压力衰减较快，造成ACM涡轮进口压力偏低，影响了ACM正常工作。此外,温度调节故障中，如果组件流量及出口温度和热掺混空气系统都工作正常,温度调节还是失控,则可能里于组件出口管路及客舱供气管路漏气所致。
ACM方形封圈破损则属于空调系统故障的第三种原因。压气机进口漏气,导致进入压气机的空气减少,降低ACM的性能。由于空气少了,涡轮做功的就减少了,温度的温降也会相应的减少。对于ACM,压气机和涡轮内部的叶片有损伤或者穿孔的，也会导致ACM性能的衰退，触发空调温度调节故障ECAM警告。与此同时，由于右组件ACM进口管安装螺套部分失效,使进口管多个安装螺栓松脱导致漏气,泄露的热气正好喷到左大翼渗漏探测环路上从而引发本文事例中的“R WING LOOP B”大翼引气渗漏信息。
处理方法与预防性维修
A320系列空调系统ACM进口管为方形对接口,使用8颗内六角螺钉固定,并采用方形封严确保气路密封。因该封严为方形封圈,因此较普通圆形封圈更容易破损,厂家对封严进行过改装,现使用3455-71件号的封严。因现使用的封严与原封严比厚度加大,为了适应345571封严,空客使用比原螺杆长的件号为NAS1352-06-8P的螺杆替代原螺杆。固定该螺杆的为ACM上的钢丝螺套。钢丝螺套因受力问题容易出现磨损和松脱,即使只有一颗松动也因受力问题最终导致并排的多个螺杆紧固失效，多个螺杆紧固失效后就导致大量热气泄露。
加强空调系统ACM进口管为方形封圈的检查。对于大翼渗漏信息必须慎重处理,出现故障时重点对左右组件ACM该位置进行检查,看是否漏气。
加强和规范拆装空调系统ACM进口管方形封圈的标准施工。工作者在拆装ACM进口管时严格按照AMM TASK21-52-21-400-002-A要求,并参照南航维护提示T320210095Y进行。安装前,必须确保安装面干净,在安装钉上涂润滑防咬剂,并检查螺杆和螺套无损伤。在安装封圈时,必须二人安装，一人扶住ACM压气机进口管道防止封严串动位置。另一人安装螺钉,先将所有螺钉预安装到位，严格按图3的顺序分两次磅紧螺钉,第一次所有的螺钉的磅紧力矩在12±21bf.in之间,第二次按AMM手册要求磅紧力矩。在磅紧螺钉后,才不需要扶压气机进气管道，这样才能保证螺杆安装受力均匀。

图3.ACM方形封圈磅紧螺钉顺序我