普惠发动机IDG空气滑油冷却活门故障分析

大石头 · 发表于 2010-7-19 16:31:47

有点冷的专题，希望兄弟们能用的上

普惠发动机IDG冷却活门常见故障分析

作者：丁轶斌

每台发动机上装有一台IDG（整体驱动发电机），IDG把发动机可变转速驱动转换为恒速输出： 400HZ，115V的三相交流电。IDG工作时发热量极大，主要通过滑油循环以及空气/滑油热交换和燃油/滑油热交换的方式进行冷却，如果IDG冷却系统失效将严重影响其工作。针对实际工作中我执管的波音747-400F货机所装普惠PW4062发动机IDG空气/滑油冷却系统的热交换活门（IDG Air/Oil Heat Exchanger Valve）出现的故障较多，本文重点探讨AOC（空气/滑油冷却器）的工作原理及此类故障的分析处理。
IDG空气/滑油冷却器安装在发动机核心机约4点钟位置。来自IDG出口的热滑油流入AOC，通过发动机风扇排气或2.5级引气带走热量，冷却后的滑油经IDG滑油入口回到IDG内。空气/滑油冷却活门与热交换器安装在一起，控制进行热交换的冷却空气流量，它受GCU（发电机控制组件）和EEC（发动机电子控制器）的指令信号来作动，通常在“OPEN”位（当没电或燃油压力控制信号失效时，活门靠作动筒弹簧力保持在安全失效开位）。另外有一个AOC活门超控电门，它闭合通电时，由GCU控制冷却活门；超控电门打开时，冷却活门由EEC控制。而该超控电门闭合的条件是15级高压引气压力达到75PSI。
如图，正常情况下，IDG冷却活门超控电门S1611闭合，使GCU可控冷却活门V350。冷却活门的开度由受EEC调节的燃油压力控制，来实现对IDG滑油温度冷却的控制（及N2转速）。当GCU监控到IDG OIL-IN TEMP>127C时，超控电门S1611断电，AOC活门在弹簧力作用下打开进行风冷；此时若AOC活门60秒还未开，则会产生“ENG IDG X VALVE”的状态信息（X＝1，2，3，4，代表相应发动机）。当OIL-IN TEMP<104C，S1611可通电，AOC活门在燃油压力作用下可关。
当EEC探测到ENG OIL TEMP>160C（或N2低速）时，进入超控模式，此时超控电门S1611断电，AOC冷却活门打开。
此外，当IDG OIL-OUT TEMP>157C 超过10分钟，将产生“ELEC DRIVE X”的状态信息。当IDG OIL-OUT TEMP>185C（或OIL PRESS <140PSI）时，将使对应“DRIVE DISC”琥珀色灯亮并有“ELEC DRIVE X”的提示信息，此时应按压对应IDG的脱开电门，解除来自附件齿轮箱的机械轴传动以避免对IDG造成损伤。

图1 IDG空气/滑油冷却系统

了解了IDG冷却活门的工作原理，我们再看看该系统的一些故障实例。
1． 2005年3月， B2473有状态信息“ELEC IDG 3 VALVE”，测量3发IDG冷却活门电磁线圈阻值正常，清洁活门插头，与2发对换GCU，2、3发试车检查均正常；随后与2发对串冷却活门超控压力电门，故障转移到2发；更换2发超控压力电门后，故障排除。
2． 2005年7月， B2461状态信息“ELEC IDG 2 VALVE”，CMC故障信息代码24529。根据FIM试车检查判断为2发IDG超控压力电门失效；后更换2发IDG冷却活门超控压力电门，测试正常。
3． 2005年10月， B2461状态信息“ELEC IDG 2 VALVE”，CMC信息代码24529。为判断故障，将2发IDG冷却活门超控压力电门S1611与4发的对串，数日后，故障依旧。按FIM测量2发冷却活门V350超控供电及活门至GCU线路正常；与3发对串超控电门；与1发对串GCU；故障仍在。后更换2发IDG空气冷却活门及空气滑油热交换器，试车检查无相关信息。故障排除。
4． 2006年1月， B2461机组报告起动1发后有“DRIVE DISC 1”信息。更换GCU1并做IDG1脱开复位，地面测试正常。数日后机组又报告有状态信息“ELEC GEN SYS 1”和“ELEC IDG 1 VALVE”，相关CMC信息代码有24216，24115和24671。对串GCU 1和GCU 2，“ELEC IDG 1 VALVE”信息消失，“ELEC GEN SYS 1”转为“ELEC GEN SYS 2”，故障转移。判断“ELEC IDG 1 VALVE”可能也是由GCU1故障引起。因无航材，保留放行并执行M程序（人工脱开2发IDG）。随后更换GCU2，测试正常，关闭保留。
在上述故障实例1和2，都是由IDG冷却活门超控电门失效所引起，更换电门后，故障得以排除。
例3故障按排故经验先更换/对串超控电门，故障依旧。后更换冷却活门（连同散热器），故障排除。
例4又不一样，第一次出现IDG 1脱开的信息，是由于GCU1失效引起（换下的件装机验证为故障件）；第二次报告的既有1号发电机系统，也有1发IDG冷却活门的故障信息；再次更换GCU1，故障信息均未再现。据此我们判断第一次由于GCU故障，导致IDG空气/滑油冷却系统工作不正常，使得IDG滑油超温（ >185C）而置IDG脱开；第二次还是GCU故障，IDG冷却活门作动指令信号不稳定而造成打开迟缓（超过60秒），从而触发冷却活门失效在关位的故障信息（24671，IDG-1 COOLER VALVE FAIL CLOSED）。
因为IDG冷却活门系统故障出现较多，我们通过多次的排故实践并结合理论分析，基本上掌握了该类故障的快速准确有效的处理方法。我们要先充分收集掌握故障信息代码和驾驶舱效应，通过地面测试来隔离故障，比如GCU测试可在CDU上完成，冷却活门的作动则需要试车检查，不盲目换件。由于冷却活门更换的工作量很大且故障率不高（至今我们只遇到一次），我们应在确认其故障才更换它。下面是笔者根据实践经验并参考维修手册总结的一种判断活门工作是否正常的方法。先试车看状态字（例如2发）E/086/271/00 BIT21有没有变化，“1”代表空气冷却活门打开，“0”代表活门关。若试车过程中该状态有变化，说明活门作动，超控电门S1611工作正常。也可将S1611的插钉AB短接，试车看该状态字，若为0，活门可关，电门故障可能性大；若为1，活门开，活门故障可能性大。（如下图）

图2 IDG冷却活门和超控电门

总而言之，B747飞机IDG滑油冷却系统的故障虽然多种多样，但只要我们掌握系统工作原理，面对故障时理性分析，准确把握，排除故障后认真总结，就可以逐步的积累经验，不断提升业务技术能力，做一个优秀的机务工作者。