某型壓力調(diào)節(jié)器出口氣流脈動故障分析

宋冬　葛俊　施曉偉

【摘 要】該型壓力調(diào)節(jié)器用于飛機環(huán)控系統(tǒng)系統(tǒng)引氣子系統(tǒng)，功能是接通或強制關(guān)閉來自發(fā)動機的引氣，且接通時具備自動調(diào)節(jié)壓力的功能，保證進(jìn)入環(huán)控系統(tǒng)的壓力恒定。該型壓力調(diào)節(jié)器在某次發(fā)動機試車時，座艙出風(fēng)口有脈動氣流，經(jīng)排故分析是壓力調(diào)節(jié)器故障。本文將從該型壓力調(diào)節(jié)器的主要結(jié)構(gòu)、基本工作原理和脈動故障形式等方面進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵字】壓力調(diào)節(jié)器;脈動氣流;故障分析

中圖分類號： TH457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）30-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.026

Fault Analysis of Flow Pulsation at Outlet of a Pressure Regulator

SONG Dong GE Jun SHI Xiao-wei

（Wuhu TianHang Aero-Tech Co.，Ltd， Wuhu Anhui 241000， China）

【Abstract】This type of pressure regulator is used in the air intake subsystem of the aircraft environmental control system.Its function is to switch on or force off the air intake from the engine，and it has the function of automatic pressure adjustment when switching on to ensure the constant pressure entering the environmental control system.During some engine test，there was pulsating air flow in the cabin outlet.This paper analyzes the main structure，basic working principle and pulsating fault form of the pressure regulator.

【Key words】Pressure regulator; Pulsating air flow; Fault analysis

0 概述

該型壓力調(diào)節(jié)器作為環(huán)控系統(tǒng)引氣子系統(tǒng)的重要部件，控制從發(fā)動機引氣引入環(huán)控系統(tǒng)的氣體壓力，是第一級壓力控制單元，通過自動調(diào)節(jié)保證環(huán)控系統(tǒng)的壓力處于恒定，并具備強制關(guān)閉和開啟發(fā)動機的引氣。其主要由調(diào)節(jié)機構(gòu)、伺服機構(gòu)、控制部件、關(guān)斷裝置、操縱部件等組成，故障率低。

1 工作原理

在沒有進(jìn)口壓力時，調(diào)節(jié)機構(gòu)1的活門在打開最大狀態(tài);隨著進(jìn)氣壓力增大和進(jìn)氣量的增加，出口壓力隨著增大至規(guī)定值時，打開控制機構(gòu)5的流通截面，空氣進(jìn)入伺服機構(gòu)2的A腔，波紋管4壓縮彈簧3，向關(guān)閉流通截面C的方向移動調(diào)節(jié)機構(gòu)，減小流通截面，限制壓力繼續(xù)增大;出口壓力減小，控制機構(gòu)5的流通截面關(guān)閉，在彈簧3的作用下，調(diào)節(jié)機構(gòu)1開度增大。工作原理圖見圖1。

控制機構(gòu)5和伺服機構(gòu)2出故障時，入口壓力增大，出口壓力也增大，達(dá)到控制機構(gòu)8的調(diào)定壓力時，流通截面打開，空氣進(jìn)入控制裝置11中波紋管21的B腔，活門20打開，將活塞12的G腔內(nèi)壓力排入大氣，活塞12向上移動，活門16打開，把關(guān)斷裝置22的活塞內(nèi)腔P與大氣相通，活門17關(guān)閉，切斷調(diào)節(jié)器內(nèi)腔與E腔之間的管路，活門19關(guān)閉，切斷活塞外腔D與調(diào)節(jié)器出口之間的管路，活塞兩端產(chǎn)生壓差，克服彈簧24的彈力，減小或關(guān)閉流通截面，減小出口壓力;入口壓力降低，控制機構(gòu)8關(guān)斷流通截面，控制裝置11中波紋管21的B腔中空氣從控制機構(gòu)8的節(jié)氣門10排入大氣，活門20關(guān)閉，活塞12內(nèi)腔G通過節(jié)氣門14與入口壓力相通，活門16關(guān)閉，活門17打開，活塞內(nèi)腔P與調(diào)節(jié)器E腔相通，活塞23打開流通截面。

圖1 工作原理圖

2 故障形式和分析

本次故障形式表現(xiàn)在地面首次發(fā)動機性能試車時，單發(fā)轉(zhuǎn)速在90%左右，檢查空調(diào)系統(tǒng)工作時發(fā)現(xiàn)供氣有脈動現(xiàn)象。提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速到100%后故障消失，后降低發(fā)動機90%左右轉(zhuǎn)速時，氣流脈動出現(xiàn)，對產(chǎn)品強制關(guān)閉，能切斷環(huán)控系統(tǒng)，產(chǎn)品故障消失。在第二次試車時故障復(fù)現(xiàn)后順著環(huán)控系統(tǒng)排查，在壓力調(diào)節(jié)器出口的管路上感受到脈動氣流，判斷為該壓力調(diào)節(jié)器故障。

將該壓力調(diào)節(jié)器裝在試驗臺上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)檢查，分別檢查正常調(diào)節(jié)狀態(tài)、強制打開關(guān)閉狀態(tài)和自動打開關(guān)閉狀態(tài)下產(chǎn)品的工作狀態(tài)。

在一定工作溫度、一定工作壓力和流量的試驗條件下，在修理工藝要求的壓力測試點之間上升或下降來檢查調(diào)節(jié)器的自動關(guān)閉和打開。在入口壓力不小于0.833MPa時，調(diào)節(jié)器應(yīng)自動關(guān)閉，在多個壓力點多時間對產(chǎn)品進(jìn)行了5次檢查，性能均良好，試驗無明顯異常。

經(jīng)反復(fù)試驗，產(chǎn)品故障不復(fù)現(xiàn)后，選擇在非技術(shù)參數(shù)要求的測試點反復(fù)試驗，最終發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在0.675MPa壓力下就已經(jīng)自動關(guān)閉且出口壓力不穩(wěn)，記錄臺顯示壓力明顯下降并有波動的壓力，產(chǎn)品在試驗臺上有脈動現(xiàn)象，故障復(fù)現(xiàn)。且不滿足“入口壓力不小于0.784MPa時，調(diào)節(jié)器自動關(guān)閉”的技術(shù)要求。

根據(jù)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和原理的分析，產(chǎn)品存在脈動現(xiàn)象的具體故障部位應(yīng)該是活塞23處因感受到的壓力差不穩(wěn)定，導(dǎo)致產(chǎn)品工作時開時關(guān)，出口氣流脈動。而影響故障活塞23感受壓力的部位主要是操縱部件11中的活門16、20、17、19，通過活門的開啟和關(guān)閉控制活塞兩側(cè)內(nèi)腔的壓力的變化，而活門16、20、17、19的開啟和關(guān)閉主要是靠波紋管21感受到從控制部件8中來氣體的壓力，壓縮彈簧從而控制活門16、20、17、19向上移動從而打開和關(guān)閉。故障定位到波紋管21，因波紋管損壞導(dǎo)致壓力在進(jìn)入波紋管的B腔時，壓力無法克服彈簧力，活門無法正常打開或關(guān)閉，導(dǎo)致活塞內(nèi)腔P與調(diào)節(jié)器E腔不相通，活塞23無法正常打開，一直處于半開半關(guān)的狀態(tài)，產(chǎn)品出口有脈動現(xiàn)象。

3 結(jié)論

本文從壓力調(diào)節(jié)器的機構(gòu)和原理，結(jié)合產(chǎn)品故障現(xiàn)象，在現(xiàn)行修理要求基礎(chǔ)上增加了無技術(shù)要求的壓力點和流量點的測量，反復(fù)試驗最終故障復(fù)現(xiàn)。在排故過程中積累了一些經(jīng)驗，對于產(chǎn)品的修理有借鑒作用，希望能夠?qū)ψx者起到幫助作用。

【參考文獻(xiàn)】

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