【机务频道】CFM56-3C发动机超温故障分析

某年5月7日,B-29X1昆明起飞后，右发EGT超温，飞机离地后机组决定返航，提取QAR 数据，并参考维护手册中发动机超温后检查的内容绘制图1可见，EGT 总的超限时间(930 度以上)约为36 秒，在C 区的超温持续时间约为5 至6 秒间，首先排除了指示故障的可能。

该发动机于某年12月3日大修后装机，修后使用循环仅427，前期发动机性能监控各参数正常，EGT Margin接近60度，所以可排除因发动机性能衰竭造成的超温。

 

其次考虑是否因发动机本体损伤后造成的效率骤降引起的超温，包括FOD(外来物击伤)或DOD(内部部件击伤)引起的本体部件如涡轮叶片，压气机叶片掉块损伤，涡轮叶片间隙过大等，且由于超温时间过长，按手册要求需要确认内部损伤情况。全面内窥检查发动机，未见异常损伤。拆检磁堵正常，外观检查进排气区正常，排除了因FOD或者DOD的可能。

 

进一步隔离故障到发动机控制系统，初步判断为控制系统故障造成发动机油气比不合适，油多气少即富油造成的发动机超温。

                                    图2

通常情况下，发动机控制系统引起的EGT超温，结合发动机控制的原理（图2），主要可能的因素包括油路部分和气路部分，具体分析如下：

 

1.发动机燃油控制组件MEC故障 

如图2所示，MEC作为燃油控制系统主要部件之一，主要具有核心机转速控制、燃油限制、VSV，VBV控制、涡轮间隙控制四大功能， 若MEC内部故障则可能造成供油计划不当，供油过多，则可能引起EGT超温；

 

2. 发动机功率管理控制组件PMC故障 

PMC通过比较计算的目标N1值和当前实际N1值后，发送指令信号经扭矩马达超控N2转速（上调3.85％或下调5.1％），从而实现对N1的精确控制，且PMC能够减少起飞时出现N1和EGT超限情况，见图3，保护发动机，延长在翼时间。

若PMC故障或者PMC供电源:N2转速表发电机故障，PMC可能无法调节转速，引起N1/EGT超限。

 

3.气路部分的空气控制系统VSV，VBV调节位置不当，VSV偏关或者VBV偏开 

VSV，VBV位置决定了最终进入燃烧室与燃油混合的空气量，VSV偏关或者VBV偏开，都会引起富油，EGT过高，并可能伴随有发动机加速慢，达不到起飞功率的情况。由于MEC根据T25和N2信号制定VSV计划，所以还需检查CIT传感器情况，确认其没有出现热漂移。

 

注：热漂移是由于CIT传感器滤网或者压力油管P6／Pb堵塞，渗漏，导致MEC感受到高于实际压气机温度的虚假信号，计算出错误的VSV曲线计划，VSV曲线上移，VSV位置偏关。

 

基于以上分析，采取针对性检查工作：检查N2转速表发电机正常、PMC 电插头D3010 正常，检查测试CIT传感器正常，VSV 作动筒和VSV环路各摇臂无异物卡阻， VSV 反馈钢索行程，阻力，静态校装均正常。

 

在对VBV 系统进行静态校装时，发现系统无法作动，所有VBV 活门处于卡阻在半开位置，而在发动机关车后活门应该处于开位 ，随后拆下VBV 齿轮马达及止动机构作进一步检查发现，止动机构内的随动螺帽与空心蜗杆完全卡死。 

一、可变放气活门系统工

作原理简介：

MEC在接收到VSV位置反馈信号后，根据N2转速信号，制定目标VBV位置， MEC同时接收VBV 位置反馈信号，形成闭环控制，通过比较目标位置和当前位置，后发送VBV系统伺服燃油驱动VBV燃油齿轮马达，进而驱动主作动器和各段传动软轴，打开和关闭12个VBV活门，把一部分增压器（低压压气机）空气释放到外涵道中，VBV活门在发动机低转速工作状态下打开，在迅速减速或者使用反推时，活门处于全开位置，使进入高压压气机段的空气处于一个合适的量，防止喘振和超温，并确保发动机能迅速加速和减速。

二、故障原因分析

随着发动机转速的增加，VBV活门应逐渐关闭，当加速至N2 82.5％或更高时，12个VBV活门应处于全关位置(见图5)，增压器（低压压气机）空气流失处于最小状态，以保证所需要的功率输出。但是由于该发动机所有VBV活门卡死在半开位置，一部分增压器的空气被排放到外涵道中，导致进入HPC段的空气量比所需的少很多，出现油多气少的现象，一方面达不到起飞功率，另一方面由于富油造成EGT超温 。

                                   图5

再次查看该航段QAR数据可证实：左发正常达到起飞目标N1 96.5％，油门杆角度47.1度，EGT 880度，而由于右发VBV处于半开位置，无法达到起飞目标N1，只能达到N1 94.5％，当时机组已果断脱开自动油门，并前推右发油门杆角度至52度试图增加推力以保证正常起飞，但N1无明显上升，而EGT 已经超过930度。

正常情况下，MEC发送的伺服燃油驱动VBV齿轮马达，并传动止动机构内的空心蜗杆，由空心蜗杆传动负责驱动主作动器的输出轴，进而驱动主作动器和各段软轴，作动12个活门，但由于该蜗杆和与其啮合随动螺帽突然完全卡死(图6-2)，输出轴无法转动，不能驱动主作动器和各段软轴，所有活门偏离指令要求的全关位而卡在半开位置，才造成了此次超温故障。

 

更换了VBV燃油齿轮马达和止动机构，地面测试调节正常后，试车各参数正常。（最终由于该发超温时间较长，按厂家建议换下送厂，作进一步检查） 

三、经验总结

此外，为减少VSV，VBV系统故障失效对发动机造成损伤的机率，发动机进厂大修时，应该对VSV，VBV系统部件进行翻修和检测，确保其工作稳定、正常。

由发动机故障所引起的EGT超温（不包括发动机使用时间过长后性能衰减造

成的超温情况），其原因基本上可归类为上述的发动机本体故障或控制系统故障的两大类情况，出现EGT超温故障后，维护人员应向机组询问了解当时情况，并可提取超温航段的QAR数据查看，以发动机控制原理为基础，结合故障现象和特点作出分析，可参考维护手册中的排故步骤和思路，先从最有可能，最容易判断的故障点入手，逐一隔离，才能迅速准确的排除故障。 

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