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[49APU] APU 间歇性不发电故障分析

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发表于 2019-3-27 11:57:58 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国河北石家庄
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前面介绍了一起故障,最近一架737NG飞机电源系统故障,,APU 发电机间歇性不能发电。
现象是:APU起动好后,APU GEN OFF BUS蓝灯亮,APU没有发电,电源面板APU无频率/电压指示,P91板APU POWER灯不亮。一般多接通几次APU GEN电门后,APU又能正常供电。在APU正常供电过程中,还出现了几次突然没电。
最近,经过几次排故串件后,故障已经确定为P28板(主轮舱的APU火警面板)的原因。
下面简单对此故障进行一下分析和总结。

一、系统原理

APU起动发电机的原理,在之前的文章里有详细说明:737NG飞机APU启动发电机基本原理浅析
这里不再重复。主要提下起动发电机的结构,主要由三部分组成:
  • 永磁发电机 Permanent magnet generator (PMG)
  • 励磁发电机 Exciter generator
  • 主发电机 Main generator

1.jpg
↑绿框-永磁发电机,蓝框-励磁发电机,红框-主发电机

发电过程如下:
  • PMG转子内有永磁体产生磁场,旋转后,PMG静子上会产生三相交流电送到SCU
  • SCU里的电压调节部分会将交流电转换和整流成直流电。此时,如果SCU接到AGCU的VR ENABLE信号,SCU的GCR会闭合,励磁发电机的静子得到直流电,产生磁场,从而励磁发电机旋转的转子上会产生三相交流电
  • 该三相交流电又通过励磁发电机转子中的旋转整流器组件整流为直流电,直流电压流向主发电机的磁场绕组产生磁场,绕组旋转产生旋转磁场,旋转磁场在主发电机定子绕组中产生交流电压。

注:APU起动时由PMG提供动力。
从上图可看出,以下条件都满足时AGCU向SCU发送VR ENABLE:
  • 起动发电机PMG频率正常
  • AGCU GCR闭合
  • AGCU收到了ECU给出的RTL信号


满足下面所有条件AGCU GCR闭合:
  • P5板任一APU GEN在ON位(有锁存功能,可在APU起动前放到ON)
  • 没有火警信号
  • 没有电源质量问题


满足下面任一条件AGCU GCR断开:
  • 发电机输出电源的电压/电流/频率/相序/相电流差值,触发AGCU保护
  • AGCU在失效安全模式
  • 有火警信号
  • 两个APU GEN电门都在OFF位(有锁存功能)



二、故障分析
首先,要说明一点:APU不能发电和不能供电的区别。
不发电是发电机没有电源出来,不供电是发电机发出来电了,但是无法接入飞机汇流条。
2.jpg
↑APU 发出电以后,P91面板上APU PWR红灯亮
3.jpg
↑P5电源面板AC选择到APU GEN能显示APU发电机的电压/频率
通过P5电源面板无APU电压和频率指示,以及P91板APU PWR红灯不亮,所以我判断故障是APU发电机没有发电。
4.jpg
↑SSM 24-21-31
APU发电机要发电:发电机转子要转动,还有就是要有磁场。
所以个人认为故障的原因是发电机没有励磁。考虑到APU起动发电机起动-发电部分的转子和励磁线路是一样的,而起动一直没问题根本原因应该是GCR没有闭合。
也就是SCU里的GCR或者AGCU里的GCR没有闭合。
结合前面的GCR闭合条件,以及故障现象:APU工作正常只是偶尔不能发电,AGCU/ECU自检没有任何代码,且电源面板无电压频率指示。
基本上可以判断故障原因应该是以下原因之一:
  • AGCU没有收到ECU的RTL信号
  • AGCU发出的VR ENABLE信号没有给到SCU
  • AGCU收到了火警信号

注:由于有两个交流转换汇流条(115V AC XFR BUS 1和BUS2),所以对应有两个APU GEN开关,而任一APU GEN开关到ON位就行。所以基本可以排除P5板APU GEN开关信号问题。
5.jpg

1. ECU到AGCU的RTL信号
APU GEN OFF BUS蓝灯亮的含义:
6.jpg
APU起动好后,APU GEN OFF BUS蓝灯亮,很多人以为这个灯亮,就表示APU发电机开始发电了,其实不是。
7.jpg
↑SDS手册中关于APU GEN OFF BUS灯的说明
APU GEN OFF BUS蓝灯亮只是说明ECU给出了RTL(可以供电、供气)信号,但是APU电源没有接入飞机汇流条(APB没有闭合,APB对应IDG的GCB)。以下所有条件满足时ECU给出RTL信号:
  • APU转速大于95%
  • 不在关断冷却循环
  • 不在故障导致的保护关车开始时

8.jpg
所以,APU GEN OFF BUS蓝灯亮,只能说明ECU给出了RTL信号。
9.jpg
↑WDM 49-62-11
参考WDM 49-62-11,ECU给出的28V DC RTL信号经过E2-1架的TB2101 YA1分成两路。
一路经过D40564P-A3给P5板提供APU GEN OFF BUS和LOW OIL PRESSURE(49-94-21)指示:
10.jpg
↑WDM 49-62-11
另一路给AGCU提供RTL信号。
由于APU GEN OFF BUS蓝灯能亮,所以ECU的RTL信号没问题,只需要检查TB2101 的YA1到AGCU安装座D10896A-PIN11的线路。

2. AGCU给的VR ENABLE信号没有到SCU
11.jpg
↑SSM 24-21-31
也就是检查AGCU插座D10896A-PIN8到SCU插座D11114C-PIN17之间的线路。

3. AGCU收到了火警信号
12.jpg
↑SSM 24-22-31
也就是检查AGCU插座D10896A的PIN55和PIN43应该导通,PIN56和PIN44应该导通。

有些人提出疑问,火警手柄切断不是断电断气断燃油断液压吗,怎么只影响供电呢?其实如果我们看线路图就会知道,手柄下的电门触点对应不同的功能。

比如主轮舱APU火警面板的S16里的触点1-2是断开起动发电机的,10-11是断开燃油。同样,P8板的S10里的触点16-17是断开APU起动发电机的。

13.jpg
↑SSM 26-11-31,SHUTOFF APU GEN
最终通过串件,2天后故障转移,确认为P28板S16电门问题。


三、经验总结
1. 当前故障现象对应FIM手册为FIM 24-21 TASKS 820:APU Generator will not come on line - Fault Isolation
This observed fault occurs as follows, the APU starts ok, the APU GEN OFF BUS light comes on, but the APU generator will not come on line.
FIM给出的原因只有P28板S16触点1-2到AGCU的导通信号,参见前面的分析,其实并不全。虽然本次确实是这个原因。
2. 经过原理分析,排除这个故障其实并不难,就是在故障稳定出现的时候,拨下AGCU,测量AGCU插座D10896A的PIN55和PIN43,PIN56和PIN44之间的导通性,就很好判断。但是,有些人一看要测量的线是接到火警面板的,不敢做。等后面再去量的时候,APU都已经能供电了,测量也没能发现问题。
线路测量确实需要一些技巧,只有先看懂了原理,分析出故障可能出现的地方在哪,才好着重检查。比如测量时,轻轻敲击电门、晃动手柄导线等。而我又看不见飞机,只能干着急。
3. 更好P28板后,需要进行APU灭火瓶爆炸帽电路测试,很多人没做过,不熟悉。
有人又提出F.(5)有让在爆炸帽上安装堵塞工具SPL-10040的步骤,但在后面没有拆下SPL-10040的步骤。
14.jpg

其实我们结合前面的WARNING信息和实际工具的安装操作,不难理解这里安装SPL-10040就是安装保护盖到爆炸帽上。
15.jpg
16.jpg

而后面的I.(4)其实是有拆下保护盖的步骤的。
17.jpg
但是维修人员不接受,反馈到工程,工程发SR给波音,波音再回SR确认是一个东西,又耽误了几天。
Please be advised that the protective caps are part of the SPL-10040 tool. The protective caps are required to be installed on the squibs in 737NG AMM SUBTASK 26-22-00-020-002.
Yes, the protective caps of the SPL-10040 tool should be removed from the squibs in order to return the airplane to its usual condition. We will change 737NG AMM SUBTASK 26-22-00-090-001 to call out the tool tag for SPL-10040 in lieu of "protective cap".
个人觉得这种认真看手册的行为是值得赞扬的,但只抠文字,不研读和理解文字背后的含义与这么做的目的,我是一直反对的。

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发表于 2019-3-28 00:58:59 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏
锁存功能是指能保持在位吗
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 楼主| 发表于 2019-3-29 20:06:03 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国河北石家庄
行知者 发表于 2019-03-28 00:58
锁存功能是指能保持在位吗

锁存功能是指将电门位置信号存储起来。这个电门是瞬时接通松开回中电门,保持不住的。
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