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737-800型飞机空调系统预防性维修探讨
【摘 要】炎炎夏日，737-800飞机空调系统系统故障一直是困扰航空公司的一个难题，严重影响航班正常和服务质量。主要故障包括：空调效果不好，空调组件跳开，驾驶舱或客舱温度不受控制等。为此，各航空公司都采取了一些预防性维修措施，如定期更换或清洗散热器，定期更换空气循环机（ACM）、定期清洁温度传感器滤网等措施。但空调系统故障仍高居不下，这说明目前采取的预防性维修措施未能取得很好的效果。本文将通过对空调系统原理及可靠性分析，提出有效可行的预防性监控手段，使空调系统预防性维修更精准有效，从而降低空调故障率，大大减少航空公司维修成本。 【关键字】737NG飞机 空调系统故障制冷性能 预防性维修 Keywords：737NGairplane Air condition system fault Cooling performance Preventivemaintenance 1 737-800飞机空调系统原理 波音737-800的飞机的空调系统主要由左右发动机或者APU引气提供气源,经过由散热器和空气循环机组成的冷却系统,混合成合适的温度和压力为客舱提供舒适的温度。系统工作过程如下（图1）: 来自气源系统(发动机、APU)的引气首先通过流量控制与关断活门(FCSOV),控制调节进入下一级组件的引气流量。流量控制与关断活门是电控的和气压作动的。它由弹簧力保持在关位。经过调节后空气进入主热交换器, 主热交换器通过冲压空气对来自FSCOV的引起进行初级降温,冷却过后的空气进入ACM的压缩机部分。空气经压缩升温后,进入次级热交换器,次热交换器接收来自ACM的压缩空气,加温压缩空气在次热交换器通过冲压空气再次降温后变成冷却压缩空气,再经水分离器除湿后回到ACM,迅速膨胀,并被送到冷凝器。冷凝器的冷路空气是涡轮出口的低温空气,使流经冷凝器的气体温度进一步降低,然后气体流人除水器进行除水。空气通过高压水分离器把绝大部分的水分分离,部分没有分离的水分通过再加温器内再蒸发,较干燥的空气进入涡轮膨胀冷却而获得很低的温度,再通过冷凝器,它一方面作为冷源,另一方面把涡轮出口凝结出的少量水分或冰加温溶化并蒸发,使冷凝器出口可提供干燥而较低温度的空气,从涡轮经冷凝器流出的气体即为冷路空气。冷却系统主要采用了两种形式的冷却组件,一是热交换器,流过它的热路空气是发动机引气,而冷路空气是流过冲压空气管道的外界空气,冷热两路空气经过热交换使引气的温度降低;二是空气循环机(以下简称ACM),ACM由固定于同一传动轴上的涡轮、压气机和风扇组成。当热空气流过ACM 的涡轮时,发生绝热膨胀的热力过程,气体对涡轮做功,带动涡轮转动;而且气体的内能降低,使流过涡轮的气体的温度进一步降低,以降低引气的温度。涡轮转动可带动风扇转动,风扇位于冲压空气管道,它可使飞机在地面及低速飞行状态下,仍可保证热交换器有足够的冷却空气。 在主热交换器进口与ACM 涡轮出口之间的旁通管路上有两个并联的活门,一个是温度控制活门,另一个是备用温度控制活门。温度控制活门用于控制一条旁通热路空气,可控制空调组件的输出温度。备用温度控制活门有两个作用,它可在正常温度控制故障时提供组件温度控制;而且还可以增加组件排气温度以防止冷凝器结冰。 图1 空调系统原理图
2 空调系统故障可靠性分析 2.1 空调系统常见故障 在737NG飞机机队的航线维护中，我们经常会遇见以下空调系统故障： 1）驾驶舱/客舱空调制冷效果不好，或温度不受控制； 2）空调组件跳开； 3）按压主警告牌时PACK灯亮 当按压主警告牌时PACK灯亮，一般是由于TCV、TMV或者冲压空气作动筒等原因引起，可以根据MEL放行，业内有多篇文章已经做过详细分析，本文在此不做讨论。 对于空调制冷效果不好或温度不受控制故障原因主要有： 1）空调温度控制系统故障； 2）空调制冷性能下降（ACM性能下降、散热器性能下降）； 3）到驾驶舱或客舱的空调管路脱开； 温度控制系统的故障比较容易隔离，可以通过感受温度控制活门（TCV）和备用温度控制活门（STCV）下游管路温度或者目视检查活门位置确认两个执行部件是否受控关闭结合自检控制盒来隔离。本文也不做详细讨论。 本文将主要对驾驶舱/客舱空调制冷效果不好故障进行可靠性分析探讨并提出可靠的监控手段。 2.2 空调系统制冷效果不好故障分析 由以上原理（图1）分析可知，影响空调系统制冷能力的部件主要是空气循环机（ACM）和散热器。根据波音可靠性统计，导致驾驶舱客舱空调效果不好的首要原因是散热器性能下降导致，如果散热器冷路被灰尘、花粉或其他杂质污染后，通过散热器的冷却空气流量下降，这将导致空气循环机的叶轮工作时将承受更大的负载，从而引起空气循环机叶轮和内部部件更容易损坏。 在日常排故工作中，我们经常根据故障隔离手册检查空气循环机性能的方法：检查冲压空气出口排气量是否正常，如果排气量小，则检查ACM的启动力矩。如果冲压空气排气量正常，则脱开温度控制活门（TCV）和备用温度控制活门(STCV)电插头，将活门锁定在关闭位，检查P5-17面板左右组件温度差值不超过5摄氏度。如果组件温度差值超过5摄氏度说明组件温度高的空气循环机性能下降，需更换ACM。 但故障隔离手册并未提供具体检查散热器性能的方法和依据，在波音服务信函SL-737-21-108中明确指出散热器性能最关键的指标是第二级热交换器出口温度（如图2），该处的温度正常应为40--50摄氏度，比环境温度略高，如果超过50摄氏度，说明散热器性能下降（如图3）。 图2 空调散热器性能检测点 图3 空调散热器性能趋势 通过原理可知，主要影响组件温度的因素有三个：散热器性能、温度控制活门（TCV）和备用温度控制活门（STCV）在关闭位时漏气、ACM性能下降。所以，为了便于监控以上部件性能，我们主要通过从P5-17面板直接读取并用表格记录左右组件温度趋势来监控以空调组件性能，因为左右组件温度是反应空调组件性能最重要的参数。 我们通常将驾驶舱和客舱温度设置到低于外界温度15华氏度以上，待左右组件运转一段时间温度稳定后读取温度值，左右组件温度正常应不高于30摄氏度。如果组件温度超过30摄氏度，首先应检查TCV/STCV是否关闭，确保活门关闭且无热气渗漏。然后则要检查第二级热交换器出口温度，确保该处温度正常低于50摄氏度，否则散热器性能下降。如果第二级热交换器出口温度也低于50摄氏度，则需要按照FIM检查ACM的性能。所以通过监控组件温度值的变化趋势，我们可以监控空调系统部件性能是否降低，从而采取相应的检查措施。 同样，我们可以通过从P5-17面板直接读取并用表格记录前后客舱管道温度和驾驶舱管道温度来监控三个TMV的工作情况。前后客舱空调由右空调组件提供，前后客舱管道温度正常应不高于20摄氏度；驾驶舱空调由左空调组件提供，驾驶舱管道温度不应高于10摄氏度。当管道温度高于正常值时，我们结合前面的记录的组件温度可以很快速的判断TMV的工作情况。 3 预防性维修措施 通过以上分析以及维护经验，可采用以下预防性维护措施： 1）每周按要求从P5-17(如图2）板读取一次左右组件温度，建立机队空调系统健康参数数据库，用来监控机队组件温度趋势。如果组件温度趋于超过30摄氏度时，我们首先应检查TCV/STCV是否关闭，若关闭，则该处管道正常温度可以用手触摸，如果TCV/STCV没有关闭或者漏气，不用触摸就可以感受到活门下游管路的温度高于常温。如果确认TCV/STCV关闭正常，则要测量第二级热交换器出口温度（图3），该处温度正常低于50摄氏度，否则散热器性能下降。如果第二级热交换器出口温度也低于50摄氏度，则需要按照FIM检查ACM的性能。 2）每周从P5-17板读取一次驾驶舱管道温度和前后客舱管道温度，建立机队空调系统健康参数数据库，用来监控三个TMV的工作情况。如果前后客舱管道温度趋势将高于20摄氏度时，首先确认右空调组件温度是否正常，若组件温度正常，则可能相应的TMV活门失效；如果驾驶舱管道温度趋势将高于10摄氏度时，首先确认左空调组件温度是否正常，若组件温度正常，则可能相应的TMV活门失效； 4 总结 通过以上的预防性维修措施，我们每周定期从P5-17板读取左右组件温度、管道温度，并制作成空调性能监控曲线，连续监控空调系统性能的变化趋势。当所监控的温度曲线上升接近警戒值时，就及时干预，采取相应故障隔离措施，检查TCV、STCV、ACM、散热器以及TMV等部件性能，提前发现性能下降的部件，提前更换。这样的预防性维修相比以往定期更换所有相关部件的老办法，将更加有效的提高部件的利用率，减少人力物力的浪费，从而大大减少航空公司的维修成本，又可提前准确地发现空调系统故障，排除故障，避免航班延误。
参考文献 1. SERVICE LETTER 737-SL-21-108； 2. 737-600/700/800/900 AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL | 
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发表于 2016-7-27 17:08:51
楼主
好好学习吧