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标题: 737飞机引气系统故障分析 [打印本页]

作者: 航空 时间: 2011-4-11 09:39:54 标题: 737飞机引气系统故障分析

作者: 航空 时间: 2011-4-11 09:40:12

737飞机引气系统故障分析
维修工程事业部北京技术组
2007.09.20
目录
一、简述
二、引气系统主要部件介绍
三、CL与NG飞机引气系统差异
四、引气系统故障举例分析
五、排故经验及总结
六、附录
一、简述
飞机引气系统较飞机其它系统结构相对简单，引气来源包括
发动机、APU，飞机在地面可以用地面气源车。本篇着重介
绍发动机引气系统。发动机引气系统主要部件有高压级活门
及其调节器， PRSOV及引气调节器，预冷器及预冷器控制
活门，还有温度传感器和一些信号管路。引气系统故障表现
为引气高或引气低或引气跳开等不正常现象。下面将系统地
介绍飞机引气系统的相关部件，探讨引气故障原因，总结经
验。
二、引气系统主要部件介绍
• 我们可以按功能将发动机引气系统分为3个部分：
1、高压级系统
2、冷却系统
3、压力调节及关断系统
我们以737NG飞机为例来介绍飞机引气系统的主要部件。
• 一、压力调节系统
• 由于发动机压气机的出口参数随飞行高度、飞行速度和发动机工
作状况等有较大的变化，为了减少气源系统供气参数的波动，在
发动机引气管路上设置了相应的压力调节和关断装置，这就是
PRSOV及相关部件。调节系统包括PRSOV、BAR、450度传感
器以及相关信号管路。另外，PRSOV的开关还受引气电门以及
490度超温电门控制。
• 下图为PRSOV及控制系统的原理图：

• 原理：PRSOV正常开关是由引气电门控制的，引气电门通过控
制BAR内部电磁活门的打开线圈与关闭线圈来实现。打开线圈
通电，让上游压力进入PRSOV的上腔去打开活门。而关闭线圈
通电，使PRSOV的上腔通大气，这样活门就在下腔弹簧作用力
下到达关闭位。PRSOV的开度调节是通过BAR、温度传感器及
信号管路控制，这样活门下游的引气压力平衡在45psi左右。
• 下面分别介绍引气调节系统的部件：
• 1．PRSOV
• 该活门是一个蝶形关断活门，由气动作动器驱动。作动器由筒
体、活塞、返回弹簧和作动杆组成，通过活塞上腔压力、下腔压
力与弹簧作用力相比较，控制活塞的移动，当活塞下移时作动杆
使蝶形活门打开，反之关闭。PRSOV的失效安全位在关位。地
面开APU引气，发动机引气电门置ON位，用扳手将PRSOV人
工打开一定角度，PRSOV将自动打到全开位。PRSOV可以锁
关位放行（MEL36-5）。
• 2．引气调节器-- BAR
• BAR主要由电磁活门、基准压力调节器及过压电门等组成。电
磁活门通过控制线圈来控制PRSOV的打开和关断，上面已经提
过。基准压力调节器用来调节经BAR去往PRSOV上腔气路的压
力。过压电门在发动机引气过压时（180psi）时作动，BAR内
的电磁活门关闭线圈通电去关闭PRSOV，BLEED TRIP OFF灯
亮。过压电门起到过压保护作用。
• 3．450度传感器
• 高温引气经过预冷器冷却后，其温度受450度传感器的限制。当
预冷器出口温度达到调定值450度时，传感器内填充的滑油受热
膨胀，传感器内部的球形活门打开，给PRSOV作动器上腔放
气，从而减小活门开度，减小引气量，限制预冷器出口温度不超
过450度。
• 4．PRSOV信号管路
• PRSOV的信号管路有四根，分别为PRSOV上游管路到BAR、
BAR到PRSOV作动器上腔、450传感器到PRSOV作动器上腔和
PRSOV下游管路到PRSOV作动器下腔。信号管路漏气会导致
压力调节系统输出参数不正常。
• 5．490度超温电门
• 当预冷器出口温度达到490度时电门作动，BAR内的电磁活门关
闭线圈通电去关闭PRSOV，BLEED TRIP OFF灯亮。超温电门
起到超温保护作用。
二、高压级系统
• 1．高压级系统包括高压级活门、高压级调节器及相关信号管路。
高压级系统原理图如下:

• 自9级引气的信号（图中1号信号管）经过高压级调节器进入高
压级活门的作动腔打开高压级活门，给飞机提供9级引气。
• 随9级气源压力升高，调节器内管路（图中2号信号管）使
PNEUMATIC SHUTOFF VALVE逐渐关小，最后关断9级引
气，完成9级到5级引气转换。
• 高压级调节器有一条信号管路（图中3 号信号管）感受活门下游
气体压力，当下游气体压力高于引气压力时，调节器内的反流装
置将高压级活门关闭。
• 高压级活门的失效安全位在关位，一个活门可以人工锁关位放行
(MEL36-9)。
高压级系统失效的情况：
高压级系统失效包括高压级活门失效和高压级调节器失效。高
压级活门失效可能是由于活门卡滞，也可能是作动腔或信号管
路漏气。高压级调节器PNEUMATIC SHUTOFF VALVE失效
时，会使高压级活门关不上。
当高压级活门失效在关位时，在发动机低转速下会出现引气压
力偏低的现象。而高压级活门失效在开位时，从9级到5级转换
失败，会导致引气温度过高，这将导致引气跳开，也可能导致
引气压力偏低。
高压级系统较压力调节系统简单，如果确定故障来源是高压级
系统，只需要更换高压级活门或者高压级调解器。
三、冷却系统
• 冷却系统包括预冷器、预冷器控制活门、390传感器以及相关信
号管路。
• 下图是冷却系统的原理图:

基本原理：
来自发动机的引气具有很高的温度，在进入引气总管之前，须经
过预冷器进行冷却。冷却空气来源于发动机风扇空气，它经过预
冷器控制活门，在预冷器当中完成热交换。预冷器控制活门受空
气信号管路的自动控制，也受390传感器和大翼防冰电磁活门的
控制。
1.预冷器控制活门
预冷器控制活门，可以根据信号管自行调节活门开度，活门
上有指示器指示活门的位置。预冷器控制活门在没有引气时
在弹簧力作用下处在开位，发动机开引气，活门自动关闭。
预冷器控制活门失效：
预冷器控制活门可以锁在开位放行（断开气管加堵头）。
2. 390传感器
390传感器感受PRSOV下游引气温度并在温度过高时放掉
预冷器活门作动腔压力使活门向开位调节。390度时传感器
开始打开放气，此时预冷器控制活门开始打开；440度时传
感器达到全开位，此时预冷器控制活门也将处于全开位提
供最大限度的冷却。
390传感器失效漏气会导致预冷器控制活门偏开。
3.大翼防冰电磁活门
大翼防冰电磁活门正常在关闭位，当飞机在地面，大翼防冰电
门置ON位时大翼防冰电磁活门打开，释放作动腔里的压力使
预冷器控制活门打到全开位，保证了供向大翼前缘的空气得到
最大限度的冷却，防止前缘装置过热损坏。
4.信号管路
主要的信号管路有大翼防冰电磁活门到CHAMBER B之间的管路，
390度传感器到CHAMBER B之间的管路。二者磨损出现漏气都可
导致活门偏开。
此外，预冷器是个空气—空气热交换器，冷却系统的效果受预冷器
效率的制约。
三、CL与NG飞机引气系统差异
737CL与NG飞机的发动机引气系统工作原理相同，有很多部件是
互换的，不同的是部件位置变化较大。
四、引气系统故障举例分析
例1：2651故障历史及排故过程：
07年08月07日北京过站反映右发在起飞过程中引气压力高，达到80psi，改
平后正常。08月07日航后作动检查PRSOV正常，返流检查PRSOV控制管
路未发现漏气，更换引气调节器后试车检查，前推油门后引气压力上升，
N2 85% 引气压力35psi，因时间和场地限制没有测试大推力。08月08日过
站询问机组引气压力正常。
07年08月14日北京过站反映右发在起飞过程中引气压力高，达到80psi。达
到巡航后引气压力恢复正常。08月14日，北京航后更换450传感器后试车检
查故障依旧，引气压力与发动机转速成线性变化，未出现引气压力的调节
平台，将高压级活门锁关位试车故障依旧，这样就隔离掉了高压级引气在
发动机高转速时没有退出工作的可能性。分别更换PRSOV和BAR后试车检
查故障依旧，时间关系未进一步工作。08月15日，北京航后检查发现
PRSOV下游压力管路漏气，更换该信号管后，试车测试正常。
首先，发动机引气压力高但未跳开，可以排除掉预冷器的冷却气路出
现问题；将高压级活门锁关位后试车检查可以隔离高压级气源出现问
题，所以将故障源确定为引气压力的调节系统。
• 对于该故障现象可以认定为PRSOV失去正常的压力调节功能。
下游引气压力过高意味着活门开度过大，参考下图，可能因素有
• （1）BAR输出控制压力过高，即BAR故障。
• （2）450传感器失去超温放气功能或放气能力减弱。
• （3）PRSOV卡阻，不能向关位调节。
• （4）PRSOV作动器下腔压力信号管漏气。

• 反过来，PRSOV上游管路到BAR的信号管漏气，BAR到
PRSOV作动器上腔和450传感器的信号管路漏气，BAR失效，
都能使PRSOV开度过小引气压力不足，特殊的地方在于它们会
导致全程性的引气压力低。飞机爬升阶段压力低的故障最大的
可能性在预冷气控制活门。
• 2651排故流程：
作动检查PRSOV--返流检查PRSOV控制管路--更换引气调节器-
-更换450传感器--高压级活门锁关位--更换PRSOV和BAR--更换
PRSOV下游信号管—故障排除。
可见上述排故思路没有问题，只是在排故过程第二步反流检查
控制管路时不够到位。
• 例2：2652空中左发引气压力全程偏低
• 07年05月31日机组反映空中左发引气压力全程偏低，左发23PSI/
右发45PSI。
• 航后使用APU引气,人工搬开PRSOV,APU引气反流可以保持
PRSOV在全开位,更换预冷器活门后试车,慢车引气压力10PSI,推
油门没有高低压转换,N1 65%引气压力40PSI,高压系统有问题,时
间不足未进一步工作. 07年06月03日北京航后检查发现高压级活
门不能自动回到关闭位，更换高压级活门和高压级调节器，试车
引气压力正常。
• 空中左发引气压力全程偏低，有可能是压力调节系统的问题，也
可能是冷却系统和高压级系统的问题。
• 航后反流检查PRSOV,基本排除了压力调节系统故障的可能性。
更换预冷器活门后试车故障依旧排除了预冷器活门故障的可能。
而推油门没有高低压转换可确定为高压级系统故障。更换高压级
活门和高压级调节器后故障排除。
• 正如前面提过的，高压级系统故障能够造成引气压力低。高压级
系统失效在开位导致了2652空中左发引气压力全程偏低。失效在
开位可能是高压级活门的卡滞，也可能是高压级调节器因故障关
不上。2652飞机高压级系统故障的确定，是因为推油门时没有高
低压转换。
例3：2157 机组反映爬升时左发引气跳开，复位后正常。
航后更换预冷器控制活门,地面试车检查正常.
引气跳开故障原因有多种，飞机爬升过程中出现引气跳开时，一般我们
首先检查预冷器控制活门及其封严是否损坏。
五、排故经验及总结
发动机引气故障表现在压力表上就是高或低，同时可能会伴随引
气跳开的现象，排故前掌握故障现象的第一手资料非常重要。
• 1．当发生引气跳开故障时我们要了解：
（1）故障发生的飞行阶段，包括飞行高度，发动机引气是否大幅变
化，左右发引气压力分别是多少？引气跳开之前，引气压力是
否有下降变化，当时发动机转速是多少？
（2）在慢车和巡航阶段是否引气跳开故障一直出现？
• 2．当单纯反映引气压力低/高时我们要了解：
（1）是否全程各阶段均低/高？
（2）各阶段压力分别是多少？
当引气压力高或低时，简单来讲就是PRSOV的开度大或小，对于压力
高的故障，上面分析的2651的问题比较典型，且排故思路比较清楚；
引气压力低时，可能是压力调节系统的问题，也可能是冷却系统的问
题。如果没有引气跳开的现象可以先从压力调节系统入手，如果伴随
有起飞阶段的引气跳开就要先从冷却系统入手。检查压力调节系统时
可以先反流检查PRSOV的作动情况，同时检查信号管路是否有漏气的
现象，如果检查正常就要通过更换BAR和450传感器来判断，这里顺
便说一句，在排气源故障时有很多情况两个部件的可能性是均等的
（如BAR和450传感器、390传感器和预冷器活门等），尤其在造成非
计划停场更换完毕后马上要执行航班时，我们可以采取换一个然后左
右对串一个的方法，已增加排故的系统性。发生引气跳开，是由于超
温和超压电门作动，大多数情况是490电门作动。当发生引气跳开故
障时，我们应该先要了解引气跳开前的引气压力是否有下降趋势，一
般当引气压力有下降趋势时可以说明压力调节系统功能正常，应该从
冷却系统入手。
引气系统故障现象有时带有一定迷惑性，需要我们全面了解发生故
障前的各项参数，遇到疑难故障我们可以采用跟机观察故障的手段，确
定故障系统，通过人工超控和反流手段排除系统内一些部件（主要是活
门），然后通过更换部件可以来排除故障。反流手段在检查各信号管路
和活门作动气腔的完好性时快速有效，反流是指在发动机不工作情况下
通过人工超控PRSOV至开位，使APU引气进入信号管路，通过接近信号管
路和活门气腔检查是否漏气，MT07-737-36-012对737NG飞机的信号管
路分布和各信号软管漏气造成的故障现象做了详细的描述，737CL飞机
信号软管数量较NG飞机要少，所以信号管漏气的故障较NG飞机要少，根
据以往经验PRSOV作动气腔处T型接头及相连软管容易发生漏气，该处气
管漏气会造成发动机引气压力低，软管漏气很多时候不容易发现，最好
通过故障分析确定可疑部件和软管，增加反流检查时的目的性，检查项
目过多时反而容易发生遗漏。
更换部件后要通过试车检查发动机引气压力是否恢复正常，上图是NG飞
机发动机引气压力随N1增加的变化曲线图。
最后，需要说明的是，在排引气跳开故障更换部件后需要使发动机
在高转速多维持一段时间（一次或多次累计），以确定故障排除。
六、附录：气源系统漏气软管的检查方法
• 发动机上气源系统的软管分布：
• 1、预冷器控制活门到390℉传感器之间的软管，。
• 2、引气调节器BAR到PRSOV之间的软管。
• 3、引气调节器BAR到恒温器450℉之间的软管。
• 4、高压级调节器出口到预冷器出口的软管。
• 引气软管出现漏气时表现的故障现象：
• 1、预冷器控制活门到390℉传感器之间的软管漏气时，故障表现为预冷
器活门偏开，故障现象并不明显；但若出现堵塞时，就会使得预冷器控
制活门偏关，导致引气的冷却不足， 450恒温器作动，使PRSOV偏
关，故障表现为引气压力低于正常情况，堵塞严重情况下就会使得引气
系统过热跳开。
• 2、引气调节器BAR到PRSOV之间的软管漏气时，相当于基准压力腔压
力降低，会导致PRSOV偏关，故障现象为引气压力低于正常情况。引
气压力基本不随发动机转速的变化而变化。
• 3、引气调节器BAR到恒温器450℉之间的软管漏气时，会导致PRSOV
偏关，故障现象为引气压力低于正常情况。引气压力基本不随发动机转
速的变化而变化。
• 4、高压级调节器出口到预冷器出口的软管漏气时，将使高压级活门失
去反流保护，高压级活门作动缓慢，但不会长时间影响引气压力的变
化。
• 对于引气系统软管的检查：
• 排故时应根据故障现象重点检查相应的信号管。可以通过以下几个方法
来检查判断：
• 提示：发动机上气源系统的软管外层为金属编织带（见附图1），软管
内部出现损伤导致管路漏气不容易被发现。拆装气源系统的软管时，必
须用扳手将管路接头的一端固定，然后再使用另一个扳手拆软管，防止
在拆卸软管时人为扭曲软管，造成新的损伤。
• 接通APU引气，通过触摸两段软管的表面，检查软管是否有漏气现象。
• 如用手感觉不到漏气，将相应的软管拆下，放入水中给软管通气，可以
很明显的检查出管路是否有漏气。如检查出漏气，在飞机航后时间充裕
或停场待料的情况下，为确保判断准确，可以通过左右发对串相应的软
管，进行试车验证。
• 对于PRSOV信号软管漏气的检查，除以上方法外，还可以采用以下接
通APU引气，人工将PRSOV打开，正常情况下能保持在开位。如不能
保持则说明信号管路或PRSOV本身腔室存在漏气。