过滤器在航空机载设备应用中常见故障及分析

学术论文陈渊博 2018-09-13 14:57:19
    过滤器作为控制油液污染度或发动机引进气清洁度的重要元件,在航空机载设备中的应用很广,在油液及气源系统中的应用也越来越广泛。过滤器用在液压,燃油,滑油,空调(冷气),液冷等系统中,主要用来清除污物,维持系统环境的清洁度。由于工作系统的多样性,过滤器在各系统中产生的故障也是多元化的。现结合过滤器维护经验,对过滤器日常工作使用情况归纳,总结了其过滤器在液压,滑油,燃油等工作系统应用中常见的故障。
    1 航空过滤器的类别
    航空过滤器的型号比较多,本文主要以常见常用的做以介绍。如图1至图7所示。过滤器有很多种类,有金属的(不锈钢、铜网),纸质的,绸布的等,一般由滤芯,密封圈,活门,过压指示器和壳体等组成,有的液压油滤上装有压差指示器,滑油滤上还会装磁屑探测器。
    1.1 过滤器按工作介质/系统分类
    过滤器按工作液或系统不同,分液压过滤器,燃油滤,滑油滤,气滤,汽油滤,液冷滤。
    1.2 按滤芯的结构分类
    (1)网式过滤器。液流流经此过滤器时,由滤网上的小孔起滤除颗粒物作用,一般可清洗,反复使用。
    (2)线隙式过滤器。滤芯由金属丝绕制而成,依靠金属丝间的微小间隙来滤除混入液体介质中的杂质。
    (3)纸质过滤器如图3所示。滤芯为多层酚醛树脂处理过的微孔滤纸,由微孔滤除混入液体或气体介质中的杂质,为一次性的。
    (4)不锈钢纤维过滤器。滤芯为不锈钢纤维挤压制成,由纤维之间的间隙滤除杂质。这种过滤器过滤精度高,可以清洗,多次使用,一般用于高压伺服系统,见图4、图5。
    1.3 按过滤器的不同安装部位分类
    按安装部位不同过滤器可分为油液进口或通气口用过滤器、吸油管路用过滤器、回油管路用过滤器、压油管路用滤油器,邮箱过滤器,进气滤等,见图6。
    1.4 按过滤精度分类
    过滤器按过滤精度分为粗滤油器和精滤油器两大类,见图7。
    2 航空过滤器的作用
    现代航空以安全和效率为发展前提,为了提高工作系统的可靠性与元件的使用寿命,对机载设备工作系统清洁度要求也随之提高。在系统工作过程中要求油液保持优良的物理与化学性质及油液的洁净,这是保证系统正常工作,不发生故障的先决条件。油液系统中的油液如果存在污物,或进气(空调)系统有大量灰尘,夹杂颗粒物等,会造成液压,燃油,滑油,空调(冷气)等附件内零件磨损、滑阀卡滞、小孔堵塞、伺服机构不灵敏等,以致影响系统的性能和破坏系统工作,为此在机载设备系统中按其要求安装各种航空过滤器,对油液或进气进行过滤,以清除其杂质,颗粒物,这是十分必要的。
    由于液体和气体的性质,污物和颗粒物它们大部分在油液或空气中处于悬浮状态。这就需要用过滤器来“过滤”,“过滤”就是用过滤元件把油液中一定尺寸(不是全部尺寸)的污粒除掉,即油液通过过滤元件把大于—定尺寸的污粒被阻挡在过滤元件表面或里面。过滤器上无数微小间隙或小孔构成通流面积。当混入油液或气体介质的污染物的尺寸大于微小间隙或小孔时,杂质被阻隔而滤除出来。若滤芯采用磁性材料时,可吸附液压介质中能被磁化的铁粉杂质,此外,还可以采用静电法,将污染物吸附在吸尘体上。过滤污粒尺寸的大与过滤元件的材料有关,而过滤元件的选择决定于工作系统对清洁度的要求。
    3 常见故障及分析
    过滤器的故障有以下情况:破损(断丝),堵塞,发霉,严重变形,漏油,膨胀和压扁,大多是滤芯故障所致。
    3.1 一般故障
    破损(断丝)一般均为安装时人为因素造成,而纸质的,绸布的过滤器比较简单,故障基本为滤芯堵塞,发霉,日常维护中主要以更换为主。
    气滤故障多为水汽,尘土杂物污染,一般均为50飞行小时更换,而在实际中,为了更好利用其过滤器,在25h进行吹洗换向安装(即把进气口处的一半边转换方向,朝向里面)。气滤在飞机维护中,主要用压缩气源吹洗或更换。
    金属油滤在航空机载设备应用最广,下面就以折叠圆筒型 (油液流向从外往里)滤芯为例,分析其产生的原因。
    3.2 航空过滤器的泄漏
    过滤器在油液系统中泄漏主要是由密封件的失效引起的。密封件失效的原因有多个方面。
    (1)在实际应用中,安装不当是造成密封件失效的主要原因。装配时强行压入造成密封件切边和破损、具有方向性的密封件方向装反、0形圈被挤出和扭曲等情况都会造成密封件失效。同时,安装密封件时还应特别注意密封面的清洁度,尤其是在工作环境比较恶劣的情况,当以为更换滤芯等原因拆开过滤器时,粘附在密封面的污染物可能会引起密封失效。这些都需要在安装过程中多加注意。
    (2)密封件材料出現化学性损坏而造成失效也是非常常见的。引起密封件化学性损坏主要原因是选用的密封件材料与油液系统的工作不相容(不耐油的密封圈装在油液系统将会被液体侵蚀,变形,融化)。由于制造胶圈的材料不同,胶圈的耐油性不同,不能混装。
    (3)油液系统的温度过高或过低也会加快橡胶密封件的老化、硬化或变质,使其丧失密封性能。液压,滑油,燃油系统的工作油液一般都具有粘温特性,不同的油液在不同温度下其黏度部是不一样的。因此,相同的滤芯在不同温度下对油液产生的压降也是不同的。因此过滤器选用的密封件材料要与工作环境的温度相适应。除系统本身的油温,外部热源也会造成过滤器局部高温,如过滤器的安装位置靠近外部热源,会加速橡胶密封件的老化。
    另外,密封件是有寿命的(时寿件),本身的质量问题也是造成过滤器泄漏的主要原因,由于密封件的运输、储存需有特定的环境及年限规定,因此,在安装和更换密封件时要特别注意密封件是否已经变形(如尺寸变化)、老化(如硬度改变)、龟裂以及表面刮伤,方形胶圈表面应光滑,在整个平面内厚度一致,以免安装后再次造成过滤器泄漏。
    3.3 滤芯损坏
    (1)膨胀。在油液系统工作的过滤器,一般都规定了油液流动方向(即进油口和出油口),滤芯承受单一定方向的压力,在安装过程应严格按照过滤器的油液流动方向指示安装.否则如将过滤器进、出油口方向装反时,滤芯承受反向的压力,其反向承压能力很低,很容易使滤芯膨胀,甚至胀破,失去过滤效果。所以在安装过滤器时,一定要注意过滤器的进出油口方向。同时,如油液系统中存在反冲油液,也会造成滤芯膨胀。如系统中的反冲油液无法消除,或油流方向需要切换,可选用双向过滤器。
    (2)压扁。滤芯作為实际过滤污染物的元件,会随着拦截污染物的增多,油液通过滤芯产生的压降会增大,当压降大到一定的程度时应及时更换或淸洗(滤芯允许承受的压降厂商一般都明确规定),如不及时更换滤芯,滤芯承受的压降不断增加,会造成滤芯压扁。为避免濾芯被压扁,在实际工作中应定期更换滤芯,或安装污染堵塞指示器提醒更换滤芯。另外,如果系统存在瞬间的大流量冲击,如液压缸的快速卸荷,造成瞬间流量过大,系统低温下的冷启动,造成压降瞬间增大,都有可能引起滤芯压扁。如图5所示。
    4 过滤器维护及使用注意事项
    在航空维护工作中,按手册,程序作业,根据实际情况及时清洗或更换过滤器。维护中纸滤和气滤做到按时更换,过滤器滤网不允许有破孔、断丝及网孔增大现象,允许绸子滤网有轻微的波纹度,但挠度应不大于1mm,超过技术数据范围即时更换。及时排除航空器不适航,避免造成不必要的飞行事故。保持液压油,燃油,滑油的清洁对系统的工作至关重要,只能用密封良好的容器内的油液,防止来自漏斗、导管、加油设备的污染,使系统污染,依使过滤器受到损伤。如更换外部全流量滑油滤部件时,应检查使用过的部件是否有金属微粒,如发现有碎屑,用磁铁检查其是铁质或非铁质的,铁质碎片说明液压泵(燃油泵)可能损坏;在飞行一个起落或1h后再次更换油滤,如果还发现大量铁屑,按程序更换泵并清洗其系统。滤芯用超声波清洗后需用干燥的空气吹,以吹除杂物,必要时用放大镜检查滤网在外圈附近的网丝应无损伤,以及清洗质量,清洗后按需做流速和冒泡试验,及密封试验,以检验过滤器的性能,满足系统工作。
    更换滤芯使用新的密封件,密封件采取湿安装法,0形密封圈安装时,用相应的油液浸润或涂一薄层润滑脂。装配带壳体的过滤器时,涂油脂到螺纹和内部边缘,见图8。
    5 结语
    过滤器的种类和功能越来越多,结构也越来越复杂,出现的故障也是多元化。所以只有在油液系统中正确、合理地使用过滤器,维护采取定期检查的制度,即规定各种过滤器元件等工作多少小时后,不论是否出现故障都进行分解检查,以便及早发现隐患,进行清洗修理或更换,然后再装配进行系统的试验。这就要求维护人员必须熟练掌握航空器相关系统的原理,根据故障具体表象,综合考虑各种可能因素,善用逻辑推理的方法,不断总结经验和借鉴别人的实践经验,结合手册进行排故,以免造成飞机延误,这也将对以后的航空维修排故工作起到事半功倍的效果。此外,每次飞行前也需要进行各系统的检查和试验才能大大地降低机载系统的故障率,才能是航空器处于适航状态,以确保飞行安全。(以上分析判断仅供参考,排故请依据本公司现行有效手册进行)。
上一篇轧钢机械设备的维护与保养 下一篇煤矿皮带机跑偏故障处理对策探讨