基于故障樹(shù)的飛機(jī)燃油增壓泵過(guò)流故障模型建立與分析

樊綱旗，王海強(qiáng)，董瑾

基于故障樹(shù)的飛機(jī)燃油增壓泵過(guò)流故障模型建立與分析

樊綱旗，王海強(qiáng)，董瑾

（航空工業(yè)西飛，陜西 西安 710089）

針對(duì)某型飛機(jī)在地面通電檢查過(guò)程中偶發(fā)的飛機(jī)Ⅴ組油箱處的燃油增壓泵（以下簡(jiǎn)稱(chēng)油泵）不工作故障，基于故障樹(shù)分析法，對(duì)油泵偶發(fā)起動(dòng)時(shí)過(guò)流保護(hù)情況進(jìn)行了分析和診斷。提出的基于故障樹(shù)分析法在工程實(shí)踐中是可行的，并具有一定的實(shí)用價(jià)值。

故障樹(shù)；起動(dòng)電流；過(guò)流保護(hù)；油箱

1 引言

某型飛機(jī)地面通電檢查過(guò)程中，偶發(fā)飛機(jī)Ⅴ組油箱處的油泵不工作故障，嚴(yán)重影響飛行安全。鑒于油泵供油的重要性，有必要仔細(xì)研究故障的產(chǎn)生機(jī)理，建立故障樹(shù)模型，尋求有效的解決辦法。

2 故障內(nèi)容

通過(guò)對(duì)機(jī)上數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)油泵的起動(dòng)電流明顯偏大，基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右的水平，此時(shí)油泵能正常起動(dòng)工作；偶爾出現(xiàn)峰值93 A、脈寬3.1 ms的情況，此時(shí)油泵起動(dòng)失敗不工作。

經(jīng)故障分析排查，油泵設(shè)計(jì)有過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)油泵工作電流峰值大于83.3 A且脈寬大于2.8 ms時(shí)，驅(qū)動(dòng)組件關(guān)閉三相輸出，切斷電流，油泵停止工作。當(dāng)油泵出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)后，關(guān)閉油泵電源再重新上電，油泵自動(dòng)恢復(fù)工作。該故障原因?yàn)棰踅M油泵起動(dòng)電流超過(guò)了油泵預(yù)先設(shè)置的過(guò)流保護(hù)門(mén)限，觸發(fā)了過(guò)流保護(hù)，致使Ⅴ組油泵無(wú)法起動(dòng)工作。

3 故障樹(shù)模型

地面通電檢查過(guò)程中偶發(fā)出現(xiàn)飛機(jī)Ⅴ組油箱處的油泵不工作故障。通過(guò)飛機(jī)上故障復(fù)現(xiàn)，油泵起動(dòng)電流超過(guò)了油泵預(yù)先設(shè)置的過(guò)流保護(hù)門(mén)限，觸發(fā)了過(guò)流保護(hù)。故障樹(shù)模型如圖1所示。

圖1 起動(dòng)時(shí)過(guò)流保護(hù)故障樹(shù)

4 故障分析與確認(rèn)

4.1 連接電纜故障X1

對(duì)飛機(jī)上油泵插座插針與連接線纜檢查，進(jìn)行導(dǎo)通及絕緣電阻檢測(cè)。插座內(nèi)無(wú)多余物而且線纜連接可靠，可排除連接電纜故障X1。

4.2 供電種類(lèi)不同X2

對(duì)油泵供電電源進(jìn)行不同種類(lèi)的起動(dòng)油泵試驗(yàn)，飛機(jī)上通電由地面電源起動(dòng)Ⅴ組油泵與飛機(jī)上電源變壓整流器起動(dòng)Ⅴ組油泵（分別由1臺(tái)變壓整流器、2臺(tái)變壓整流器、3臺(tái)變壓整流器、4臺(tái)變壓整流器起動(dòng)油泵）。試驗(yàn)油泵起動(dòng)電流基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右，且波形無(wú)差異?？膳懦╇姺N類(lèi)X2不同引起的故障。

4.3 油泵安裝方向差異X3

油泵在飛機(jī)上安裝的安裝方式有2種，即垂直方向安裝和水平方向安裝。Ⅵ組油箱是水平方向安裝，Ⅴ組油泵是垂直方向安裝。飛機(jī)上拆下油泵分別在Ⅵ組油箱、Ⅴ組油箱位置處，油泵處于水平和垂直方向分別起動(dòng)油泵短時(shí)工作。當(dāng)油泵在Ⅵ組油箱位置時(shí)，起動(dòng)電流基本維持在峰值75 A、脈寬2 ms左右且波形無(wú)差異；在Ⅴ組油箱位置時(shí)起動(dòng)電流基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右且波形無(wú)差異。可排除油泵安裝方向X3差異引起的故障。

4.4 油箱油量差異X4

油箱油量差異會(huì)引起勢(shì)能不同，會(huì)影響油泵起動(dòng)時(shí)負(fù)載的變化。飛機(jī)上Ⅴ組油箱分別為油箱滿(mǎn)油、油箱半油、油箱無(wú)油時(shí)，3種情況可分別起動(dòng)油泵。試驗(yàn)油泵起動(dòng)電流基本維持在峰值90 A、脈寬2 ms左右且波形無(wú)差異?？膳懦拖溆土坎町怷4引起的故障。

4.5 過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)作X5

油泵的過(guò)流保護(hù)門(mén)限值設(shè)定為電流峰值大于83.3 A且脈寬大于2.8 ms。如果油泵的實(shí)際過(guò)流保護(hù)門(mén)限值下移，會(huì)造成油泵誤保護(hù)的情況出現(xiàn)。在飛機(jī)上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)的過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)電流為峰值90 A、脈寬2 ms左右時(shí)油泵均能正常起動(dòng)工作，當(dāng)起動(dòng)電流為峰值93 A、脈寬3.1 ms時(shí)油泵才出現(xiàn)起動(dòng)失敗不工作的情況，因此過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)作X5可以排除。

4.6 油泵短路X6

油泵短路必然起動(dòng)電流大，觸發(fā)過(guò)流保護(hù)功能造成油泵起動(dòng)失敗不工作，在此情況下油泵應(yīng)表現(xiàn)為重新上電也起動(dòng)失敗不工作，但實(shí)際情況是故障油泵在出現(xiàn)起動(dòng)失敗不工作后重新上電又能正常起動(dòng)工作，因此油泵短路X6可以排除。

4.7 供電電壓異常增大X7

在飛機(jī)上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)的過(guò)程中，對(duì)Ⅴ組油箱油泵的供電電壓和起動(dòng)電流同時(shí)進(jìn)行了監(jiān)控，在所有起動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中起動(dòng)電流瞬態(tài)增大時(shí)供電電壓均同時(shí)被拉低，未發(fā)現(xiàn)供電電壓異常增大的情況，因此供電電壓異常增大X7可以排除。

4.8 供電線纜內(nèi)阻小X8

油泵內(nèi)阻和供電線纜的內(nèi)阻構(gòu)成系統(tǒng)內(nèi)阻，系統(tǒng)內(nèi)阻越小起動(dòng)電流越大。油泵電機(jī)在起動(dòng)瞬間為純阻性負(fù)載，內(nèi)阻很小，供電線纜的內(nèi)阻對(duì)系統(tǒng)內(nèi)阻的影響較大。飛機(jī)Ⅳ組油箱油泵的飛機(jī)上供電線纜長(zhǎng)度為22～32 m，系統(tǒng)內(nèi)阻大，起動(dòng)電流峰值不大于75 A；Ⅴ組油箱油泵的飛機(jī)上供電線纜長(zhǎng)度僅為5.4～6 m，系統(tǒng)內(nèi)阻小，起動(dòng)電流峰值在90 A左右。將Ⅴ組油箱油泵的飛機(jī)上供電線纜長(zhǎng)度增加19.8 m后，起動(dòng)電流峰值降為在65 A左右，故障不再出現(xiàn)，因此供電線路內(nèi)阻小X8不能排除。不同電纜長(zhǎng)度下的起動(dòng)電流峰值如圖2所示。

圖2 不同電纜長(zhǎng)度下的起動(dòng)電流峰值圖

4.9 分級(jí)起動(dòng)方案參數(shù)取值不合理X9

為減小起動(dòng)電流的沖擊，設(shè)計(jì)上采用了分級(jí)起動(dòng)方案，先以低轉(zhuǎn)速起動(dòng)，再逐步爬升到預(yù)定的轉(zhuǎn)速。在機(jī)上實(shí)測(cè)時(shí)，油泵在飛機(jī)上Ⅳ組油箱處的起動(dòng)電流峰值均不超過(guò)75 A，但在Ⅴ組油箱處的起動(dòng)電流峰值均在90 A左右，說(shuō)明在供電線纜長(zhǎng)度較短的情況下，油泵未能實(shí)現(xiàn)對(duì)起動(dòng)電流有效控制，因此分級(jí)起動(dòng)方案參數(shù)取值不合理X9不能排除。

經(jīng)過(guò)以上排查，連接電纜故障X1、供電電源種類(lèi)不同X2、安裝方向差異X3、油箱油量差異X4、過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)作X5、產(chǎn)品短路X6、供電電壓異常增大X7，故障條件可以排除。供電線纜內(nèi)阻小X8，分級(jí)起動(dòng)方案參數(shù)取值不合理X9不能排除。

5 改進(jìn)措施

針對(duì)油泵供電線路內(nèi)阻小和分級(jí)起動(dòng)方案參數(shù)取值不合理導(dǎo)致起動(dòng)電流大的問(wèn)題，確定采取調(diào)整分級(jí)起動(dòng)電路中6個(gè)電阻阻值來(lái)降低起動(dòng)電流的改進(jìn)措施。將更改后的油泵安裝到飛機(jī)的左Ⅴ組油箱處，按實(shí)際使用情況在28.5 V工作電壓情況下共進(jìn)行多次起動(dòng)試驗(yàn)，油泵均起動(dòng)正常。實(shí)測(cè)起動(dòng)電流峰值不大于23 A、脈寬不大于3.18 ms。

6 總結(jié)

油泵采用的分級(jí)起動(dòng)方案由于初始電壓參數(shù)設(shè)置不合理，未考慮不同機(jī)型、不同位置油泵供電線纜長(zhǎng)度存在差異造成系統(tǒng)內(nèi)阻不同的實(shí)際情況，當(dāng)某組油箱油泵供電線纜長(zhǎng)度短時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)阻小，導(dǎo)致起動(dòng)電流增大，觸發(fā)過(guò)流保護(hù)功能不工作。

通過(guò)改進(jìn)飛機(jī)上驗(yàn)證工作的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以證明該故障定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚、改進(jìn)措施有效，有效避免了該故障的再次發(fā)生，同時(shí)也提高了油泵可靠性和安全性，確保了產(chǎn)品交付的質(zhì)量和要求。

［1］何金徠.淺談飛機(jī)重復(fù)性故障的解決方案［J］.航空維修與工程，2003（4）：50-51.

V267

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.23.033

2095－6835（2019）23－0078－02

樊綱旗（1972—），男，陜西西安人，研究生，研究員級(jí)工程師，研究方向?yàn)轱w機(jī)供配電系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)。王海強(qiáng)（1979—），男，浙江上虞人，本科，副高級(jí)工程師，研究方向?yàn)轱w機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)。董瑾（1984—），女，陜西咸陽(yáng)人，研究生，副高級(jí)工程師，研究方向?yàn)轱w機(jī)供配電系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)。

〔編輯：張思楠〕