【原】论故障之间的关联性

【事件背景】

某A320NEO飞机自5月30日至6月12日，间断触发ATA36引气系统故障，故障类型有ECAM维护信息、驾驶舱效应和CFDS信息，各信息之间的关联性并不明显，究竟从何入手，给航线排故带来一定的困难，下面我们对这一起案例进行分析，为以后此类故障排故总结点经验。

日期	触发时机	故障类型	故障信息
2023-05-30	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED
2023-05-30	短停上客后	驾驶舱效应	PRV波动开
2023-05-30	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED
2023-06-06	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED
2023-06-06	短停上客后	驾驶舱效应	PRV波动开
2023-06-06	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED
2023-06-06（同时）	02-ENG START	CFDS信息	[DRIFT DIFF-PRESS XDCR(18HA2) / SENSE LINE]
2023-06-09	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED
2023-06-06	短停上客后	驾驶舱效应	PRV波动开
2023-06-10	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED
2023-06-10(同时)	02-ENG START	CFDS信息	[DIFF-PRESS XDCR(18HA2) / SENSE LINE]
2023-06-12	02-ENG START	ECAM维护信息	AIR BLEED

【故障分析】

首先触发的是ECAM维护信息：AIR BLEED。针对AIR BLEED这个故障，故障原因很多，有可能是系统故障，有可能是监控故障，也有可能是软件问题，任何一个原因，满足了PHASE的PULSE条件均会触发AIR BLEED信息，另外，还有一个讨厌的逻辑狗电路（RS）把门，给此信息的清楚带来一定的困难。

其次触发的是驾驶舱效应，当短停上客后，驾驶舱机组报告PRV波动开。针对这个现象，我们尝试建立下情景意识：当短停上完客后，这时，发动机并没有启动，哪怕此时PRV扭力马达有通电的条件，但是由于上游没有引气压力，PRV是不会作动打开的。另外，根据航司以及各机场的运行实际，参照蓝天保卫战的要求，一般在上客过程中机组才启动APU，等确认地面空调撤除之后，机组才会开APU引气操作空调。这时可能就是上客结束的时机。

最后触发的是CFDS信息[DIFF-PRESS XDCR(18HA2) / SENSE LINE]，先前我们一直强调，我们排故最需要关注的是CFDS信息，而不是驾驶舱效应。现象只是表面，原因藏在背后。

当排故思路不明确的时候，我们回头研究下系统原理，而不要只盯着排故程序。首先排故程序只是一个概率事件的先后排列，很多时候并不能确认故障原因。其次，排故程序只是从原理分析得出的排故思路，有时并没有考虑运行的实际客观环境条件。最后，针对超手册的一些故障，只有根据系统原理，结合运行实际客观环境，建立情景意识，才能够快速找到故障可能的原因，进而验证故障真实原因。

系统原理（摘要）介绍：

When the torque-motor is energized but without pressure, the PRV stays closed. With the torque-motor energized, the minimum upstream muscle pressure needed to operate the valve is 15 psig.

当扭矩马达通电但没有压力时，PRV保持关闭。在扭力马达通电的情况下，操作活门所需的最小上游压力为15 psig。

The Differential Pressure Sensor (DPS) ensures the reverse flow protection by sensing the differential pressure between Precooler hot side inlet and outlet. It also provides to the BMC an indication of the PRV and OPV position.

压差传感器（DPS）通过感应预冷器热端入口和出口之间的压差来确保逆流保护。它还向BMC提供PRV和OPV位置的指示。

从以上这两句描述，我们得知：（1）当短停上完客后，这时，发动机并没有启动，哪怕此时PRV扭力马达有通电的条件，但是由于上游没有引气压力，（在扭力马达通电的情况下，操作活门所需的最小上游压力为15 psig。），PRV是不会打开的。（2）PRV的波动开指示并不是活门的真实有意操作，而可能是DPS给出的压差数据导致的。因为DPS的压差数据向BMC提供PRV和OPV位置的指示。

DPS的压差数据是怎样影响PRV的呢？按理说，当DPS给出正的压差时，也就是PRV正常开，引气正常操作，预冷器热端压力大于冷端压力的时候；当DPS给出负的压差时，也就是预冷器冷端压力大于了热端压力，存在逆流的风险，这时PRV活门应该关闭的时候。

经研究LIEBHERR公司BLEED AIR SYSTEM（BAS）资料发现：

Functions：

Bleed Reverse flow protection is ensured by BMC according to the aircraft configuration (nominal reverse flow conditions) and DPS measurement

功能：BMC根据飞机构型（正常逆流条件）和DPS测量值确保逆流保护。

Operation：

A nominal reverse flow condition is when another air source is available ( opposite engine, ground cart)

When DPS becomes failed* or drifted**, the BMC maintains the Bleed Valves in close position.

• *Failed=Out Of Range is a sensor value outside [-0.25；4.75] PSID
• **Drifted=Engine Off and sensor value outside [-0.15；0.15] PSID
  
  

操作：当另一个气源可用时（对面的发动机、地面气源车），即为正常逆流状态，当DPS出现故障*或漂移**时，BMC将引气活门保持在关闭位置。

分析到这儿，我们基本有个预判，DPS压差数值可能会给BMC一个信号，指令PRV显示开或关。但是，BMC是如何接受处理并发送这些信号，这牵涉到知识产权保护，目前我们没有渠道可以获得。但我们可以从DPS的压差值为突破口进行故障分析。

经过对左右发横向比较，当故障时，读取左右发的DPS数据，发现：左发DPS压差在+-0.01PSID，而右发的DPS均有一个较大的负压差，最大时约-0.39PSID。我们有理由推测，这个过大的负压差可能会导致PRV的异常波动。

为了确认故障源，我们分别先后更换了DPS、下游管路、上游管路；

序号	排故措施	结论	压差
1	更换DPS	故障依旧	压差异常
2	更换下游管路	故障依旧	压差异常
3	更换上游管路	故障消失	+-0.1PSID

至此，驾驶舱效应：“PRV波动开”和CFDS信息已排故结束，多日监控均未再出现。然而AIR BLEED仍不间断触发。

为了搞清楚故障原因，我们对换下的上、下游管路进行吹气测试，发现下游管路用嘴吹气，另一端有明显的出气现象；而上游管路用嘴吹气，另一端几乎感觉不到出气现象。这也就说明，上游管路可能有堵塞的现象。

如何理解这种想象呢？

我们先看一下探测的逻辑：

正常情况下，当APU启动好，打开引气时，引气将向所有用户管道涌入，右发的预冷器热端（针对发动机引气）是引气最后到达的地方。另外，为了保护DPS遭到“气锤”的影响造成损伤，上下游的管道均会设计有一段特细管，让引气由扩张管道进入，避免对DPS造成损伤。这也就造成，引气充满DPS上下游管道并到达一定压力的时间变长。如上图确认时间为60S。当一侧管道堵塞时，在同样引气的工况下，充满DPS上下游管道并达到一定压力的时间变得更长。在这一段时间内，可能超过了故障确认的时间（60秒）进而触发故障。

这儿，有同事可能会有疑问，为什么只有APU引气时会触发这个故障，而发动机引气时一直正常呢？这儿不再展开讨论，大家可以尝试建立情景意识，从气源压力、走向，管路形状、走向及空气动力学等原因进行分析，可能会得出自己合理的判断。

另外，我们再聊一下AIR BLEED，由于在这起[PRV波动开]和[DIFF-PRESS XDCR(18HA2) / SENSE LINE]故障触发前后均触发过AIR BLEED 信息，并且，为判断故障将本机BMC与其他飞机进行过对调，对调后也间断触发过无任何CFDS信息的AIR BLEED。我们推断AIR BLEED的关联性不明确。

【推论】

最后，结合排故的全部过程以及对故障的分析，给出简单推理：

（1）发动机启动前，启动APU时，“PRV异常波动开”故障与CFDS信息[DIFF-PRESS XDCR(18HA2) / SENSE LINE]具有关联性；由于引气工况不同及故障确认时间问题，并不一定一一对应；

（2）本案例讨论的PRV异常，与DPS的数值异常有关联，单独更换过PRV，故障依旧；排除了DPS压差故障，PRV故障也自然消失，多日再未出现；

（3）本案例中的DPS压差异常，大概率是由于DPS上游管路细管处堵塞造成的；

（4）本案例中的AIR BLEED与本案例故障的关联性不明确；有些时候有关联，有些时候不一定有关联。