浅析GTCP131—9A/B型APU试车中低滑油压力故障

学术论文 2017-08-08 10:11:22
    在大、中型飞机和大型直升机上,为了减少对地面(机场)供电设备的依赖,都装有独立的小型动力装置,称为辅助动力装置即APU。
    APU的作用是向飞机独立地提供电力和压缩空气,也有少量的APU可以向飞机提供附加推力。飞机在地面上起飞前,由APU供电来启动主发动机,从而不需依靠地面电、气源车来发动。在地面时,APU提供电力和压缩空气,保证客舱和驾驶舱内的照明和空调;在飞机起飞时使发动机功率全部用于地面加速和爬升,改善了起飞性能;降落后,仍由APU供应电力照明和空调,让主发动机提早关闭,从而节省了燃油,降低了机场噪声。通常情况下飞机爬升到一定高度(5000米以下)APU关闭,但在飞行中当主发动机空中停车时,APU可在一定高度(一般为10000米)以下的高空中及時启动,为发动机重新启动提供动力,因此APU成为飞机上一个重要的不可缺少的装置。在此就APU试车中的滑油系统中的低滑油压力故障作一个简单的探讨和分析。
    1 APU滑油系统的组成及简介
    APU滑油系统由下列部件组成,具体包含的部件有:润滑组件(滑油供油油滤、电机伺服油滤、高滑油温度传感器等)、滑油冷却器、齿轮箱/油泵、低滑油量传感器、磁堵、温度控制活门、低滑油压力电门、油气分离器、管道及相应的指示系统组成。
    2 滑油系统的功用
    (1)润滑:减少摩擦力,减小摩擦损失。相互运动的零部件表面被一定厚度的油膜所覆盖,金属与金属不直接接触,而是油膜与油膜接触,在相互运动中减小了摩擦和磨损,延长了零部件的使用时间,提高了零部件的可靠性。(2)冷却:降低温度,带走热量。滑油从轴承和其他温度高的部件吸收了热量,并通过滑油冷却器进行降温,达到冷却的目的,改善了零部件的工作环境。(3)清洁:带走磨损的微小颗粒。滑油在流过轴承或其他部件时将磨损下来的金属微粒带走,在滑油滤中将这些金属微粒从滑油中分离出来,达到清洁的目的。(4)防腐:金属部件表面有一层一定厚度的油膜所覆盖,将金属与空气隔离开,使金属不直接与空气接触,从而防止氧化和腐蚀。
    3 相关部件分析
    3.1 APU润滑组件
    APU的润滑组件由一根驱动轴带动的七个油泵(三级增压泵和四级回油泵)和其他零部件组成。增压泵的作用是使滑油增压,回油泵的作用是将滑油抽回油箱。当APU起动,通过齿轮箱中的齿轮传动轴与滑油泵中的压力泵,滑油从齿轮箱中的油槽、发电机油腔与涡轮轴承腔中被吸起,压力为67.5±7psi润滑油通过滑油冷却器后到达滑油油滤,经过过滤的滑油到达APU的起动发电机、齿轮箱和涡轮轴承进行润滑;如果滑油油滤堵塞,油滤旁通活门被打开,提供50-70psi压力的润滑油,以维持APU的运行。在运行中,如果滑油压力变化,减压活门保证恒定的润滑油到达发电机、齿轮箱和主要的轴承,以预防润滑系统的损坏。
    3.2 滑油冷却器
    APU的滑油冷却器安装在APU尾部左侧的一个铝合金件,通过垂直气流流过将热滑油进行的冷却,经冷却后的滑油通过温度控制活门流向APU。滑油冷却器使滑油保持一个低于滑油温度电门限制值的工作温度。热的滑油被回油泵从涡轮和齿轮箱收油池中抽回,送入滑油散热器,将滑油导入内部挡板隔开的管路,流过壳体的内侧进行冷却。
    3.3 低滑油量传感器
    此附件为APU试车时提供三种信号的信息:FULL、ADD和LOW,可以根据电脑测试的情况进行判断,同时结合油量观察窗进行补充。
    3.4 磁堵
    磁性金属屑探测器装有一个杆柄,插在管路上的拔棍式自动封严插座里,向内推,反时针转动,即可取下。磁性金属屑探测器安装在回油路上,用来探测发动机机件的工作情况,判断轴承和齿轮的磨损情况。其内部的永久磁铁和滤网吸附铁性的粒子,碎块。磁屑探测器有自封活门防止磁性堵塞拆下时滑油流出。它们还可能接通驾驶舱的警告系统,提供飞行中的指示。
    3.5 温度控制活门
    温度控制活门决定滑油是否通过散热器,当滑油温度低不需要散热时,温度控制活门打开,滑油旁通;反之,温度控制活门关闭。温度控制活门有一个热静压减压阀和壳体组件,有四个油口,被用来控制APU的滑油温度,如果滑油温度较低,滑油直接从进口到出口;如果滑油温度升高超过限定值,则控制滑油经滑油冷却器冷却后再流到油滤。
    3.6 低滑油压力电门
    滑油低压警告电门,连接在滑油供油管和油箱气管之间,感受供油路上滑油压力和油箱通气压力之间的压力差,给出滑油压力低压警告。当通往发动机的滑油压力过低时,将接通此电门,APU停车,以保证发动机的正常工作。
    3.7 油气分离器组成
    为防止滑油箱、齿轮箱和轴承腔中的压力过高,在滑油系统中有通大气的通气口,在空气通往机外之前,通过油气分离器,去除气泡、蒸汽,防止供油中断,减少滑油消耗,空气中的油滴将被油气分离器分离出来,收集在壳体底部,经油泵返回滑油箱,滑油继续循环使用,空气通到机外。
    3.8 指示系统
    滑油指示系统的功用是指示发动机滑油系统工作是否正常,指出可能出现的故障。滑油指示系统包括:滑油温度、滑油压力、滑油消耗量、压差电门和警告灯等。
    4 典型故障及分析、排故步骤
    故障描述:APU冷转时无滑油压力或APU进入RTL状态后,ECU监测到低滑油压力持续20秒。
    2015年4月14日,在对P-7189APU(GTCP131-9B)进行冷转时,运转了17秒后才有滑油压力指示,而且滑油压力只有14psi(手册要求此状态下的滑油压力≥20psi),分析原因可能的潤滑组件内部没有滑油进行相应的封严,抽油能力还没有建立所致,经检查确认后再次进行冷转,滑油压力正常。
    2015年5月6日,在进行P-8113APU(GTCP131-9B)试车时,起动成功后APU自动停车,电脑显示滑油滤故障,更换滑油滤杯上的压力电门故障排除。同样是这样的故障现象,2015年7月13在进行P-4868APU(GTCP131-9A)试车,该APU起动成功后自动停车,电脑自检显示滑油滤故障,根据提示更换了APU滑油滤杯上的的压力电门,再次进行试车起动,起动成功后APU又自动停车,在此情况下,又更换了起动发电机滑油滤杯上的压力电门,起动后APU运转正常,故障排除。这两台APU起动成功后均是自动停车,电脑显示的故障信息也是一样,但排除故障的最终地方却不是同一处,根本上的原因是两者的结构不同,前者是单一线路,而后者是并联线路,因此实际的排故措施视具体情况而定。同样的故障现象,2015年3月5日在进行P-3263 APU(GTCP131-9A)试车时,起动成功后自动停车,更换滑油滤,起动后再次停车;经检查发现是连接发动机油滤滤杯上的压力电门线路裸露短路造成,针对此线路进行处理后起动试车,APU没有停车,故障排除。
    2015年9月10日,在进行P-9496APU(GTCP131-9B)试车冷转时,电脑显示滑油系统无滑油压力,经分析与查找故障,最终更换了润滑组件后排除故障。
    通过对滑油系统部件的分析,当APU在试车中出现低滑油压力故障时,采取的排故步骤:(1)完成车台台架电脑系统的自测。按检测到LRU信息进行处理:在进行此工作时,我们要首先确定APU的工作状态,是在进行冷转时还是在起动阶段还是在正常运转状态下,不同的状态有不同的指示,根据不同的指示完成相应的检查工作。APU起动过程中,只要滑油压力小于55psi,低滑油压力电门使得该指示灯一直保持亮。APU运转工作中,只要滑油压力低于45psi,低滑油压力电门该指示灯就会亮起或使APU关车。(2)检查滑油量是否不足。对滑油量不足的判断稍加困难一些:观察滑油观察窗滑油平面的情况,在确认滑油量不足的情况下,要首先明确我们加注滑油时是否按要求加注适量的滑油,运转中各管路有无大量漏油的情况存在,在试车中通过目视观看或监控监视器显示APU的尾气情况:是否存在启动APU喷管后持续冒黑烟或运转中大量冒白烟,如有拆下燃烧室进行检查。(3)检查APU外部管路滑油渗漏或滑油冷却器损伤。此方法用目视的检查就能发现,因为小量的渗漏不会引起滑油压力低的故障,只有较大的漏油故障才会导致故障的出现。(4)检查滑油滤和磁堵是否有银色或大量金属颗粒。(5)检查低滑油压力电门(LOP)导线束是否破损。导线束有问题则要使排故工作走很多弯路,此状况的出现有一定的隐蔽性,这点在排故工作中要充分考虑到。(6)检查润滑组件(压力调节部分故障)。因润滑组件构造复杂,引起故障的原因就要多些,要从七个泵,两个油滤、释压活门、温度传感器等入手,综合考虑。(7)检查或更换ECU。
    5 结束语
    希望可以通过以上分析可以为试车排故起到一定的借鉴作用,同时也应注意:不能死板地依据手册,有的故障现象在手册中是没有的,要根据实际情况,准确了解、掌握故障现象,全面考虑,综合分析。
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