故障现象 A320飞机(V2500),机组反应空中,观察到以下异常现象:
排故情况
原理分析 图1 引气原理图 (一) TSM上有两种发动机引气波动排故程序 1. 引气压力在14-44PSI之间波动 图2 发动机引气小幅度变化排故程序 引气压力在这个区间变化,主要的怀疑故障件是CTS,或3号感压管(PRV和CTS之间的感压管,如图1所示)。 2. 引气压力在8-50PSI之间波动 图3 发动机引气大幅度变化排故程序 引气压力在这个区间变化,主要的怀疑故障件是CTS,或2号感压管(PRV上游和CTS之间的感压管,如图1所示)。2号感压管也用于给压力传感器(7HA)供压,用于监控PRV进口的引气压力值。 小结: CTS通过2号感压管感受PRV上游压力是为了探测反流。CTS通过释放3号感压管压力,减小和关闭PRV。当2号和3号感压管的漏气时,PRV压力的调节范围不一样。其中2号感压管的漏气,即探测到反流会造成引气更大范围的波动。 (二) CTS(10HA) 1、 CTS的工作原理 CTS位于发动机吊架内,预冷器出口,感受预冷器出口温度。CTS有两种工作模式,电动模式(关断)和气动模式(调节)。引气系统出现故障时,CTS接收BMC指令,使三号感压管放气,控制PRV的调节和关断。 电动模式 以下情况下,BMC会发电信号给CTS,做动电磁阀,使排气口完全打开,三号感压管被完全放气,使PRV完全关闭。 ① 6HA探测到引气温度大于257°C(超温关断),超过60秒 ② 8HA探测到引气压力大于57PSI(超压关断),超过15秒 ③ APU引气活门没有关闭 ④ 本发动机的启动活门没有关闭 ⑤ 本侧短舱、大翼,探测到引气渗漏 ⑥ 引气电门OFF ⑦ 灭火电门OFF 气动模式 即反流保护。PRV的下游压力大于上游压力(即2号感压管压力)0.145PSI时,CTS工作在气动模式下,触发反流保护。 如图4所示,蓝腔压力大时,膜盒右偏,没有反流输出。当蓝腔压力小时,膜盒左偏,电磁阀上移打开排气口,3号感压管逐渐放气,PRV逐渐减少开度。 小结:
图4 CTS的反流保护工作原理(参考CMM) 图5 CTS的工作电路原理图 2、 CTS的故障方式和检查方法 多起引气故障案例可知,CTS故障导致三号感压管漏气是很常见的一种失效。PRV会出现错误关断和错误调节。如图4所示,正常情况下,单向活门处于关闭状态,确保三号感压管内的压力稳定。
图6 检查CTS的方法 (三) 感压管漏气对PRV的影响 2号感压管漏气 以上已经分析,CTS会认为探测到反流,使3号感压管逐渐放气,使PRV开度减小。2号感压管感受到的PRV进口的压力,如果存在漏气,在慢车时,故障现象更明显。高功率下,气压压力能弥补渗漏的气体,2号感压管的压力会恢复,反流现象会消失。 3号感压管漏气 3号感压管和PRV-D腔相连。3号感压管漏气,会导致PRV-D压力下降,单向活门会打开使PRV-B腔放气,B腔是PRV的打开腔,压力下降会导致PRV开度关小,或全关。 (四) PRV工作原理 如图7所示,PRV活门与两根感压管连接,3号和1号感压管,分别控制自身和HPV的关闭。
图7 PRV的打开和调压原理 如图8所示,PRV-C腔有一单向活门,如果C腔气压下降,1号感压管压力也会下降。但是假如1号感压管漏气,压力下降,单向活门就会关闭,这样1号感压管就不会影响到PRV的工作。 图8 PRV的关闭原理 (五) HPV工作原理 HPV活门只与一根感压管相连,即1号感压管。如图9所示,1号感压管与HPV打开腔相连。
① 慢车时,HPV打开腔压力下降,HPV开度减小或者关闭。 ② 高功率时,1号感压管无论是否漏气,HPV都会关闭。 ③ 1号感压管与PRV-C腔相连,但PRV-C腔内的单向活门,会保证PRV不受1号感压管漏气的影响,如图8深蓝色标识所示。 图9 HPV的工作原理 (六) 通过译码数据解读此故障 对故障时的数据译码,分析故障状况: 1.地面,双发慢车,APU关闭,空调ON(发动机低功率) 图10 译码数据1 异常现象1 慢车时,有几个时刻出现过HPV2和PRV2同步关闭。HPV关闭,IPV出口的引气也可以打开PRV,所以是PRV2的关闭引起了HPV2关闭。重点研究问题是,为什么PRV2会关闭。可能是3号感压管或者CTS漏气。 异常现象2 PRV2出口压力在5-18.5PSI之间不断波动,说明PRV2出现了异常调节,初步判断是CTS在调节PRV开度。 正常现象3 HPC2出口压力,即右发12级引气,在22.9-25.3PSI之间有波动,说明右发功率在调节。同时左发的HPC出口压力在22-25PSI之间波动,说明右发的引气的故障,也引起了左发的功率变化。 解析: PRV出现了气动调节,根据引气压力的波动范围,可判断属于8-50PSI,大幅度波动的情况。根据上述分析三号感压管和CTS的可能性较大。 2.空中:空调组件、大翼防冰ON(发动机高功率) 图11 译码数据2 异常现象1 右大翼防冰活门交替开关。大翼防冰活门电控气动,20-25PSI可使其打开。PRV2出口的引气压力在17.5-39.5PSI之间变化,说明到了大翼防冰管里的气体压力可能下降到20PSI以下。活门交替开关说明活门进口压力波动。如图12所示,如果引气压力低于12PSI时,状态页会出现INOP信息WING ANTI ICE 。本案例中没有出现此信息。 图12 引气压力低会引起大翼防冰失效的警告(AMM36-21-00-Operation) 异常现象2 PACK1流量稳定,而PACK2流量有波动。双组件的流量均由ACSC1计算,正常情况下应一致或者有小差别。说明右发引气波动,也影响到了PACK2的流量。 异常现象3 PRV时关时开。如图4中所述CTS导致PRV关闭的原因推断,CTS反流保护的可能性较大。飞行过程中,较低功率时,反流保护释放部分3号感压管压力,PRV2出口压力下降,由于影响了PACK2的工作,ACSC2发指令给EEC2,要求增加功率,增加了发动机功率,增加了PRV2进口压力,反流现象缓解,PRV2出口压力上升。 异常现象4 PRV出口压力波动。分析其原理,同上。 故障分析 本故障出现了四种现象: 1. 右发主要参数变化 2. 右发引气波动 3. 右大翼防冰活门交替开关(引气负载变化) 4. 右组件流量波动(引气负载变化) 四个故障现象,其实都是右发引气压力波动,引起气源负载的工作异常。ACSC2发指令给FADEC2,要求增加功率,提高气源压力,继而引起发动机参数变化,其中右发变化比左发明显。 故障现象中,右大翼防冰活门交替开关也是一个明显的现象。思考,引气负载会不会影响,引气源的压力变化,比如空调组件漏气,防冰活门故障在开位。答案是:不影响。 原因如下:引气压力传感器(6HA)安装在发动机的吊架里,空调组件和大翼防冰负载距离6HA位置较远。引气负载的变化,并不能引起引气压力显示的波动。况且,大翼防冰活门在工作时,防冰后的气体会排出大气,相当于气源系统漏气。大翼防冰和空调,双引气负载会使发动机功率增加,提高引气压力,弥补大翼防冰工作时引气的损失,也确保空调系统的正常工作。假如引气压力波动,是由于引气管路泄漏的。那漏点,应该位于6HA传感器附近,即吊架里。然而,吊架内安装有单环路的引气渗漏探测系统。如有渗漏,会触发ECAM警告: AIR ENG 1(2) BLEEDLEAK 。
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