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某型辅助动力装置90%、95%状态下排气温度超过规定的故障分析与排除

更新时间:2009-03-28

1 故障现象

某型辅助动力装置(АPU)试车的工作状态包括87%、90%、95%、100%四种状态,正常情况下,90%、95%状态时的排气温度为570~590℃。2015年11月,某台АPU在进行第三次试车时,90%、95%状态下,排气温度偶尔有超温的现象,温度峰值可达680~700℃,超过正常规定要求,但87%、100%状态下的排气温度正常。从2016年3月开始,该型АPU试车时,上述故障现象更加明显,尤其在4~7月间,几乎每台АPU在90%、95%状态下排气温度均高于正常水平。此外,当大气温度升至30℃以上时,АPU排气温度偶然会达到720℃,引起报警自动停车。综上所述,该型АPU的故障现象为在87%、100%状态下排气温度正常,只是从87%状态加速至90%或95%状态时温度异常升高,且温度值突增,严重时引起保护停车。

随着隧道的掘进,0#和1#承台Y向位移先增加后减小。0#承台4个角点Y向位移最大约为0.17 mm。1#承台的4个角点Y向位移最大约为0.15 mm。

2 原因分析

通过对故障机理进行分析,造成该型АPU90%、95%状态下排气温度高的原因有:供给燃烧室的燃油量增加、供给燃烧室的空气量不足、燃油喷嘴雾化效果不好等。根据燃烧学原理,富油燃烧或燃烧分布不均匀均会造成超温。针对故障现象列出如图1所示故障树。

1) 供气异常分析

总体球化思路是选择纯净的原铁液,采用低稀土球化剂,利用冲入法先球化后孕育的方式,待球化进行时孕育剂采用孕育工装进行孕育,浇注时再进行一次随流孕育。球化剂及孕育剂的加入量及成分见表1。

  

图1 故障树示意图

  

图2 辅助动力装置燃油系统原理图

结合上述排查,调取20台超温和20台温度正常АPU的试车数据,通过数据及曲线对比分析,发现超温АPU的压气机出口压力、压缩比较温度正常的АPU数据偏低。由排气温度随压气机出口压力变化曲线图可以发现(见图3),超温АPU90%、95%压气机出口压力偏低,同时排气温度值较高,而温度正常АPU90%、95%压气机出口压力较高,温度变化较平稳。因此将故障产生的原因锁定在台架上的空气附件卸载活门上。

2) 供油异常分析

译文二:Behavewell!You arethemirror of your school!Ask yourself every day!How much progress have you made?Plan carefully in the early morning!What will you do today?No safety,no happiness!No civilization,no beauty!

由于卸载活门经过长期工作,效率下降,往复运动不灵活,导致АPU在90%、95%状态下,卸载活门不能正常关闭С通道或出现漏气,空气由卸载活门大量泄漏,导致供给燃烧室燃烧的空气量不足引起富油燃烧,从而出现90%、95%转速状态下超温的故障现象。而在100%状态下,通过卸载活门进气口进入的空气压力较高,足以推动活塞关闭С通道,因此不会造成富油燃烧超温故障。

1) 对台架燃油回油路进行检查,清洗和更换后故障再现。

1) 伺服活门是否稳定。若不稳定,在控制盒电流正常的情况下,燃油回油流量不能正常调节。

2) 对燃油泵、燃油分布器进行更换,更换后故障再现。

3 故障排查与定位

3.1 故障排查

针对以上故障树及原因分析,开展了如下工作。

燃油通过燃油箱供油,通过50μm油滤过滤后送至燃油电磁活门。在接到控制盒发出的信号后,电磁活门打开燃油通路,燃油泵对燃油进行增压,供到燃油分布器的供油调节器的油滤上。供油调节器保证燃油供油量恒定在100~120L/h,燃油通过喷嘴供给燃烧,剩余的燃油回到燃油分布器控制回油流量的伺服活门。供给燃烧室的燃油受伺服活门节流的控制,而伺服活门由控制盒电流控制。通过以上原理分析,若燃油供油不稳定会造成超温故障,分析过程中应重点考虑下述问题。

2) 控制系统给出的控制电流是否稳定。若燃油分布器能正常工作,而给定的电流存在问题,同样会造成燃油供油不稳定。

4) 对喷嘴雾化效果不理想的现象进行确认排除。通过对多台超温的АPU排气温度单点温差进行统计分析,发现单点温差无异常,无局部燃烧不良的现象。排除喷嘴雾化效果不好的影响,同时对台架进行标准机试验验证,标准机同样出现异常超温的现象。

三是操作人员专业化。在设计安装电气自动化系统时,对于人员的要求是比较严格的,因为直接接触控制设备的人员未经专门的培训常会为设备的正常使用埋下隐患。因此,操作人员的专业化是电气自动化未来发展的必然趋势。这就需要加强人员的培训工作,帮助他们了解安装、设计过程,使其掌握操作和维护保养知识。

3) 试车台架控制盒为特制的,在飞机上正常使用的控制盒没有设定90%、95%状态。更换没有90%、95%状态的控制盒,由87%状态升至90%状态时,故障现象仍未消除。

3.2 故障定位

对燃烧室供气量异常进行分析,АPU在一定转速时,离心机匣在无气体较大损失的情况下,压气机工作效率能够满足要求。根据产品及台架结构,压气机产生的高压空气,一部分沿轴向供给燃烧室燃烧,另一部分从离心机匣出口通过文氏管、卸载活门供给起动机工作。如果离心机匣出口空气量增加,根据质量守恒定律,必定造成供给燃烧室的空气量减少,在供油调节规律不变的情况下,АPU富油燃烧可引起超温现象。对此,可通过监控АPU超温和不超温试车时的压缩比、P2压力等数据进行对比分析。

2016年7月27日,某台АPU进行试车仍出现90%,95%状态时的超温现象,更换卸载活门后再次进行验证,发现90%、95%状态下排气温度均在550℃左右,故障排除。

  

图3 排气温度随压气机出口压力变化曲线图

  

图4 空气发生器空气系统原理图

  

图5 卸载活门工作原理图

4 机理分析

АPU工作时,空气由压气机吸入,通过径向扩压器增压, 2/3的空气经过分流环进入燃烧室,1/3的空气经过离心机匣的引气口进入文氏管,文氏管限制空气发生器引出的空气量,并防止其过载。卸载活门确保空气起动机工作时,将压缩空气排放到大气中去,空气系统原理见图4。

卸载活门结构原理如图5所示。试车过程中,在转速87%状态以下,卸载活门为常开状态,经过文氏管的空气由А端进入卸载活门,空气通过B、С两个通道排放到大气中;当加载到90%、95%、100%状态时,控制盒开启电磁活门将一部分高压气体引入卸载活门的进气嘴,高压气体推动卸载活门中的活塞,将С通道关闭,气体全部通过B端到当量喷口限制出气量。因此在С通道关闭的情况下,通过压气机排出的空气压力升高,更多的空气进入燃烧室提供燃烧,加之燃烧的燃油量增加,实现АPU转速升高。

燃油泵工作异常,可引起超温故障,可通过监控燃油泵后压力进行对比分析。燃油供油量增加,燃油分布器调节燃油流量不稳定,造成富油燃烧,可引起超温故障,可通过监控进回油量进行对比分析。燃油工作原理如图2所示。

实施儿童肥胖干预的场所有学校、家庭、社区等,在学校实施肥胖干预,便于组织实施和持续进行。由于城市学龄儿童入学率高,在校时间长,使得学校成为预防和干预学龄儿童肥胖的最佳场所。本研究以校园为主要干预环境,同时向家庭发散。采用分级培训式健康教育,探讨培养学龄儿童健康生活方式,降低肥胖发生率的策略,具有重要的社会价值和现实意义。

如果从慢车状态直接加载100%工作状态,确保卸载活门关闭后,再将转速降至90%、95%状态,卸载活门仍会保持关闭。卸载活门关闭后,А、B通道气体流速高,根据伯努利原理С通道压力高,压住活门保持关闭状态,直至控制盒关闭、电磁活门停止向卸载活门进气口供气,弹簧会顶起活塞打开活门。通过实际验证,АPU反向由100%状态降至95%、90%转速状态后,均没有出现超温故障,进一步验证了卸载活门关闭异常是造成超温故障的主要原因。

通过稳油降水措施在该区块的应用,对区块、单井进行分析,在积极治理低效无效井的同时,加大油水井措施力度,加强节能新工艺的推广应用,防止有效益井效益类别下滑及新低效井的产生,巩固了区块开发效益。共实施压裂、补孔、堵水、调参、调冲、间抽等各类调整共1109井次,与运行计划对比,实现水驱年控水16.1×104m3、年控液11.9×104m3、聚驱年控液 7.3×104t,节电 505.34×104kWh,节气19.2×104m3,年收益1.33亿元。

5 预防措施

根据上述研究,制定以下预防措施:

1) 对试车台架卸载活门定期进行检查、修理。

2) 定期用标准机对台架进行参数标定。

3) 卸载活门修理过程中,对活塞与壳体的漏气量进行严格检查和从严控制。

 
杜炳兴,罗勇刚,杨武奎,郁朴
《航空维修与工程》 2018年第04期
《航空维修与工程》2018年第04期文献

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