v2500发动机VSV系统故障分析
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关于 V2500 发动机 VSV 系统故障分析
南航吉林分公司飞机维修厂 技术管理室 闫然 在 V2500-A5 发动机使用过程中,出现 VSV 系统故障。在排除过程中由于无法判断造 成该故障的原因,所以易造成排故不彻底和重复性故障的发生。本文主要探讨 VSV 系统故 障的原因和判断故障原因的基本方法。 。 一、故障现象 1、现象一:在地面滑跑过程中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息 、现象一: 2005 年 10 月 22 日至 11 月 29 日期间,B-2280 左发 V11110 连续 3 次出现,飞机在滑行 道推油门, 出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息, FADEC 故障代码为 SVATK。 2、现象二:起飞过程中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息 、现象二: 2280 右发 V12085、 6219 右发 V12163、2418 左发 V11988,这 3 台发动机多次反映在起 飞过程中发动机推力由起飞推力转换为爬升推力过程中,出现 ENG COMPRESSOR VANE 信息。 2280 右发 V12085 本年度有记录统计发生 6 次,在昆明起飞后出现。 月 15、4 月 22、5 (4 月 20、5 月 24、7 月 26、8 月 11) ;6219 右发 V12163 本年度有记录统计发生 2 次,一次在 深圳、一次在大邱起飞后出现。 月 5、8 月 13) (6 ;2418 左发 V11988 本年度有记录统计发 生 1 次,在重庆起飞后出现。 月 1) (7 二、系统原理 1、VSV 系统是发动机空气流量控制系统 3 个子系统中的一个。空气流量控制系统通过控制 压气机空气流量,来实现发动机加减速、稳态控制,保证发动机不发生喘振。 2、VSV 系统由电控伺服燃油压力作动的 VSV 作动器,作动 inlet guide、3、4、5 级这 4 级 导向叶片来实现控制可调静子叶片角度。VSV 电控信号由 EEC 提供,通过改变 VSV 作动 器内的喷嘴挡板阀位置,来实现对伺服燃油控制,从而控制 VSV 作动器的运动。同时 VSV 机构上的 LVDT(现性可变位置传感器)将 VSV 作动器的位置信号反馈给 EEC。 3、VSV 机构的机械机构组成:由 VSV 作动器、VSV 机构连杆组件、VSV 机构同步环、可 调静子叶片组成。VSV 作动器带动 VSV 机构连杆组件运动,进而带动 VSV 机构同步环运 动。VSV 机构同步环带动可调静子叶片运动。
警告信息的原因 三、导致 ECAM 出现 ENG COMPRESSOR VANE 警告信息的原因
(一)ECAM 触发逻辑 从 ECAM 触发逻辑看,产生 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息,可以由 3 种故障形式
触发。 1、第一种:电子信号故障(ENG SVA FAULT) : 该故障模式是由电信号的测量值超过规定范围导致, 通常为力矩马达、 线性传感器故障造 成,FADEC 故障代码为 SVAWAF、SVAL、SVAXCF。 2、第二种:VSV 实际位置与指令要求位置不一致(ENG SVA TRACK FAULT) : 该故障模式由 VSV 系统摩擦力过大或 VSV 作动筒不能提供足够力操作 VSV 机构造成, FADEC 故障代码为 SVATK。 3、第三种:2.5 级放气系统引起的故障(ENG BLEED CHECK FAULT) : 该故障模式由由 2.5 级放气系统故障导致出现 ENG COMPRESSOR VANE 信息,FADEC 故障代 码为 B25L、B25WAF、B25TK。
Clear Language Message VSV ACT/HC/EEC
Track Check Fault SVATK
Wrap Around Fault SVAWAF
v2500发动机VSV系统故障分析
Feedback Latch Fail SVAL
Feedback Crosscheck Fail SVAXSF
VSV System Fault
VSV Actuator Fault
Torque Motor Fault
LVDT Fault
LVDT Fault
实际位置与指令要求位置不一致) (二)对于第二种故障模式(VSV 实际位置与指令要求位置不一致)产生原因的分析 对于第二种故障模式( 第一种故障模式(由电子信号触发的故障) ,在排故时可以根据 FADEC 故障代码测量相 关部件的电阻,比较容易定位故障。第三种故障模式是由 2.5 级放气系统引起的。所以本文 只对第二种故障模式(VSV 实际位置与指令要求位置不一致)产生原因进行分析 造成 VSV 实际位置与指令要求位置不一致导致的故障,原因有 2 条: 作动器提供的力矩过小: 1、 VSV 作动器提供的力矩过小: VSV 作动器是由伺服燃油提供作动压力。燃油伺服压力来自于高压泵,经 FMU 上的压力 调节活门,提供给作动器。 B-2281 左发 V11110 连续 3 次出现, 飞机在滑行道推油门, 出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息。造成该故障的主要原因是由于 VSV 作动器提供的力矩过小。分析如下: 首先对 VSV 机构作动力矩测量(表明系统摩擦力的大小) 。飞机在滑行道推油门,VSV 机构刚开始作动(从低速位 0 运动至 50%左右)对应的 VSV 机构力矩测量启动力矩。V11110 润滑前 VSV 机构的启动力矩为 150,力矩大小在整个机队中处于中游(机队 20 台发动机 平 均值为 154) ,表明该发动机 VSV 机构初始运动的摩擦力正常。发动机处于慢车转速,来自 发动机高压燃油泵的伺服燃油压力与发动机处于高转速时相比低。 如果泵的效率下降, 不能 提供足够高的燃油压力, 会造成发动机 VSV 作动器提供作动力小, 机构运动慢, VSV 使得 VSV 实际位置与指令要求位置不一致导致的故障。 当然高压伺服油在提供给 VSV 作动器的同时也提供给 2.5 级放气带作动器、ACC 作动器 等, 为什么它们不会造成故障。 主要原因是由于刚开始推油门过程中主要是 VSV 机构首先作 动,而其它机构是在油门推到一定程度后才作动。 此外 V11110 出现该故障时,天气环境处于刚入冬季,天气变化大。VSV 作动器返霜 是 造成该故障的一个次要原因。目前该发动机燃油泵已经更换。 机构摩擦力过大: 2、VSV 机构摩擦力过大: 故障现象二,新发动机(发动机使用小于 2500 小时/1500 循环,符合 IAE SIL 204 条件)经常在起飞后 1500 英尺 06 航段出现 VSV compressor vane 故障,是由于 VSV 机构 摩擦力过大导致。在这个过程由于发动机功率转换,VSV 机构由高速位向低速位运动幅度较 大。而由于 VSV 机构开始作动,摩擦力大于 VSV 作动器提供的作动力导致触发警告。 (参见
附图 1) 测量 VSV 机构力矩(对准校高速位校装孔) ,测量新发动机力矩较大,而发动机使用时 间较长的力矩较小。这说明随着 VSV 机构在使用过程中磨合,摩擦力会逐渐减小。IAE 也指 出在发动机使用超过 2500 小时/1500 循环后,该现象应不会出现。
V12085 高速位校装力矩为:453 机队平均 高速位校装力矩为:363 新发动机高速位校装力矩为:388 (参见附表 1)
附图 1
警告信息的排故方法 四、ECAM 出现 ENG COMPRESSOR VANE 警告信息的排故方法 1、首先确认故障模式,通过查阅 FADEC 的故障代码,确认故障由那种原因触发。 (第一种: 电子信号故障、第二种:VSV 实际位置与指令要求位置不一致、第三种:2.5 级放气系统引 起的故障) 2、按维护手册检查和校装 VSV 机构。 3、如果故障模式为第二种(VSV 实际位置与指令要求位置不一致) ,最关键的要确定故障 是由 VSV 作动器提供的力矩过小导致的还是 VSV 机构摩擦力过大导致的。方法如下: ①如果故障发生在新发动机,核实发生故障的条件是否符合 IAE SIL 204 条件(在起飞后 1500 英尺 06 航段出现 VSV compressor vane 故障) ,该类故障在外站可以不做位护工作直 接放行,飞机返回基地后完成维护工作。 ②对于所有由 VSV 实际位置与指令要求位置不一致导致的故障, 在排故前首先要测量 VSV 机构力矩值。 ③对于在地面滑跑过程中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息,要重点测量 VS
v2500发动机VSV系统故障分析
V 机构初始运动的力矩。 如果测量的力矩远大于机队的平均值, 在检查和校装 VSV 机构正常后, 可通过润滑 VSV 机 构降低系统摩擦力矩。润滑后再次测量 VSV 机构初始运动的力矩,检查润滑效果。 如果测量力矩接近或低于机队平均值,在润滑 VSV 机构的基础上,要考虑更换提供燃油压 力的附件(VSV 作动器、FMU、燃油泵) ④对于在空中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息,要重点测量 VSV 机构最 终校装运力矩。 如果测量的力矩远大于机队的平均值, 在检查和校装 VSV 机构正常后, 可通过润滑 VSV 机 构降低系统摩擦力矩。润滑后再次测量 VSV 机构最终校装力矩,检查润滑效果。 如果测量力矩接近或低于机队平均值,在润滑 VSV 机构的基础上,要考虑更换提供燃油压 力的附件(VSV 作动器、FMU、燃油泵)
附表 1: : 日期 2006-8-31 2006-8-1 2006-8-1 2006-9-21 2006-9-21 2006-8-24 2006-8-24 2006-9-11 2006-9-11 2006-8-31 2006-8-31 2006-8-17 2006-7-23 2006-7-23 2006-7-29 2006-7-29 2006-9-7
飞机号 2280 2281 2281 2418 2418 2295 2295 6207 6207 6206 6206 6219 2407 2407 2405 2405 2366
发动机号 左发 V11457 左发 V11110 右发 V11107 左发 V11988 右发 V11580 左发 V11682 右发 V11865 左发 V12054 右发 V12056 左发 V12063 右发 V12067 左发 V12161 左发 V10573 右发 V10269 左发 V11813 右发 V11813 左发 V11827 匀速 润滑前 137 150 110 110 103 232 246 191 136 136 164 103 136 191 137 205 137 154.3529
润滑后 82 110 105 82 68 164 205 136 123 82 109 82 109 123 82 96 95 109
高速位校装 润滑前 润滑后 388 259 325 182 280 182 440 284 389 284 388 259 388 259 518 388 388 336 388 310 454 355 273 234 271 247 414 233 362 314 388 334 388 336 378.9412 282.1176
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关于 V2500 发动机 VSV 系统故障分析
南航吉林分公司飞机维修厂 技术管理室 闫然 在 V2500-A5 发动机使用过程中,出现 VSV 系统故障。在排除过程中由于无法判断造 成该故障的原因,所以易造成排故不彻底和重复性故障的发生。本文主要探讨 VSV 系统故 障的原因和判断故障原因的基本方法。 。 一、故障现象 1、现象一:在地面滑跑过程中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息 、现象一: 2005 年 10 月 22 日至 11 月 29 日期间,B-2280 左发 V11110 连续 3 次出现,飞机在滑行 道推油门, 出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息, FADEC 故障代码为 SVATK。 2、现象二:起飞过程中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息 、现象二: 2280 右发 V12085、 6219 右发 V12163、2418 左发 V11988,这 3 台发动机多次反映在起 飞过程中发动机推力由起飞推力转换为爬升推力过程中,出现 ENG COMPRESSOR VANE 信息。 2280 右发 V12085 本年度有记录统计发生 6 次,在昆明起飞后出现。 月 15、4 月 22、5 (4 月 20、5 月 24、7 月 26、8 月 11) ;6219 右发 V12163 本年度有记录统计发生 2 次,一次在 深圳、一次在大邱起飞后出现。 月 5、8 月 13) (6 ;2418 左发 V11988 本年度有记录统计发 生 1 次,在重庆起飞后出现。 月 1) (7 二、系统原理 1、VSV 系统是发动机空气流量控制系统 3 个子系统中的一个。空气流量控制系统通过控制 压气机空气流量,来实现发动机加减速、稳态控制,保证发动机不发生喘振。 2、VSV 系统由电控伺服燃油压力作动的 VSV 作动器,作动 inlet guide、3、4、5 级这 4 级 导向叶片来实现控制可调静子叶片角度。VSV 电控信号由 EEC 提供,通过改变 VSV 作动 器内的喷嘴挡板阀位置,来实现对伺服燃油控制,从而控制 VSV 作动器的运动。同时 VSV 机构上的 LVDT(现性可变位置传感器)将 VSV 作动器的位置信号反馈给 EEC。 3、VSV 机构的机械机构组成:由 VSV 作动器、VSV 机构连杆组件、VSV 机构同步环、可 调静子叶片组成。VSV 作动器带动 VSV 机构连杆组件运动,进而带动 VSV 机构同步环运 动。VSV 机构同步环带动可调静子叶片运动。
警告信息的原因 三、导致 ECAM 出现 ENG COMPRESSOR VANE 警告信息的原因
v2500发动机VSV系统故障分析
(一)ECAM 触发逻辑 从 ECAM 触发逻辑看,产生 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息,可以由 3 种故障形式
触发。 1、第一种:电子信号故障(ENG SVA FAULT) : 该故障模式是由电信号的测量值超过规定范围导致, 通常为力矩马达、 线性传感器故障造 成,FADEC 故障代码为 SVAWAF、SVAL、SVAXCF。 2、第二种:VSV 实际位置与指令要求位置不一致(ENG SVA TRACK FAULT) : 该故障模式由 VSV 系统摩擦力过大或 VSV 作动筒不能提供足够力操作 VSV 机构造成, FADEC 故障代码为 SVATK。 3、第三种:2.5 级放气系统引起的故障(ENG BLEED CHECK FAULT) : 该故障模式由由 2.5 级放气系统故障导致出现 ENG COMPRESSOR VANE 信息,FADEC 故障代 码为 B25L、B25WAF、B25TK。
Clear Language Message VSV ACT/HC/EEC
Track Check Fault SVATK
Wrap Around Fault SVAWAF
Feedback Latch Fail SVAL
Feedback Crosscheck Fail SVAXSF
VSV System Fault
VSV Actuator Fault
Torque Motor Fault
LVDT Fault
LVDT Fault
实际位置与指令要求位置不一致) (二)对于第二种故障模式(VSV 实际位置与指令要求位置不一致)产生原因的分析 对于第二种故障模式( 第一种故障模式(由电子信号触发的故障) ,在排故时可以根据 FADEC 故障代码测量相 关部件的电阻,比较容易定位故障。第三种故障模式是由 2.5 级放气系统引起的。所以本文 只对第二种故障模式(VSV 实际位置与指令要求位置不一致)产生原因进行分析 造成 VSV 实际位置与指令要求位置不一致导致的故障,原因有 2 条: 作动器提供的力矩过小: 1、 VSV 作动器提供的力矩过小: VSV 作动器是由伺服燃油提供作动压力。燃油伺服压力来自于高压泵,经 FMU 上的压力 调节活门,提供给作动器。 B-2281 左发 V11110 连续 3 次出现, 飞机在滑行道推油门, 出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息。造成该故障的主要原因是由于 VSV 作动器提供的力矩过小。分析如下: 首先对 VSV 机构作动力矩测量(表明系统摩擦力的大小) 。飞机在滑行道推油门,VSV 机构刚开始作动(从低速位 0 运动至 50%左右)对应的 VSV 机构力矩测量启动力矩。V11110 润滑前 VSV 机构的启动力矩为 150,力矩大小在整个机队中处于中游(机队 20 台发动机 平 均值为 154) ,表明该发动机 VSV 机构初始运动的摩擦力正常。发动机处于慢车转速,来自 发动机高压燃油泵的伺服燃油压力与发动机处于高转速时相比低。 如果泵的效率下降, 不能 提供足够高的燃油压力, 会造成发动机 VSV 作动器提供作动力小, 机构运动慢, VSV 使得 VSV 实际位置与指令要求位置不一致导致的故障。 当然高压伺服油在提供给 VSV 作动器的同时也提供给 2.5 级放气带作动器、ACC 作动器 等, 为什么它们不会造成故障。 主要原因是由于刚开始推油门过程中主要是 VSV 机构首先作 动,而其它机构是在油门推到一定程度后才作动。 此外 V11110 出现该故障时,天气环境处于刚入冬季,天气变化大。VSV 作动器返霜 是 造成该故障的一个次要原因。目前该发动机燃油泵已经更换。 机构摩擦力过大: 2、VSV 机构摩擦力过大: 故障现象二,新发动机(发动机使用小于 2500 小时/1500 循环,符合 IAE SIL 204 条件)经常在起飞后 1500 英尺 06 航段出现 VSV compressor vane 故障,是由于 VSV 机构 摩擦力过大导致。在这个过程由于发动机功率转换,VSV 机构由高速位向低速位运动幅度较 大。而由于 VSV 机构开始作动,摩擦力大于 VSV 作动器提供的作动力导致触发警告。 (参见
附图 1) 测量 VSV 机构力矩(对准校高速位校装孔) ,测量新发动机力矩较大,而发动机使用时 间较长的力矩较小。这说明随着 VSV 机构在使用过程中磨合,摩擦力会逐渐减小。IAE 也指 出在发动机使用超过 2500 小时/1500 循环后,该现象应不会出现。
V12085 高速位校装力矩为:453 机队平均 高速位校装力矩为:363 新发动机高
v2500发动机VSV系统故障分析
速位校装力矩为:388 (参见附表 1)
附图 1
警告信息的排故方法 四、ECAM 出现 ENG COMPRESSOR VANE 警告信息的排故方法 1、首先确认故障模式,通过查阅 FADEC 的故障代码,确认故障由那种原因触发。 (第一种: 电子信号故障、第二种:VSV 实际位置与指令要求位置不一致、第三种:2.5 级放气系统引 起的故障) 2、按维护手册检查和校装 VSV 机构。 3、如果故障模式为第二种(VSV 实际位置与指令要求位置不一致) ,最关键的要确定故障 是由 VSV 作动器提供的力矩过小导致的还是 VSV 机构摩擦力过大导致的。方法如下: ①如果故障发生在新发动机,核实发生故障的条件是否符合 IAE SIL 204 条件(在起飞后 1500 英尺 06 航段出现 VSV compressor vane 故障) ,该类故障在外站可以不做位护工作直 接放行,飞机返回基地后完成维护工作。 ②对于所有由 VSV 实际位置与指令要求位置不一致导致的故障, 在排故前首先要测量 VSV 机构力矩值。 ③对于在地面滑跑过程中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息,要重点测量 VSV 机构初始运动的力矩。 如果测量的力矩远大于机队的平均值, 在检查和校装 VSV 机构正常后, 可通过润滑 VSV 机 构降低系统摩擦力矩。润滑后再次测量 VSV 机构初始运动的力矩,检查润滑效果。 如果测量力矩接近或低于机队平均值,在润滑 VSV 机构的基础上,要考虑更换提供燃油压 力的附件(VSV 作动器、FMU、燃油泵) ④对于在空中出现 ECAM 警告 ENG COMPRESSOR VANE 信息,要重点测量 VSV 机构最 终校装运力矩。 如果测量的力矩远大于机队的平均值, 在检查和校装 VSV 机构正常后, 可通过润滑 VSV 机 构降低系统摩擦力矩。润滑后再次测量 VSV 机构最终校装力矩,检查润滑效果。 如果测量力矩接近或低于机队平均值,在润滑 VSV 机构的基础上,要考虑更换提供燃油压 力的附件(VSV 作动器、FMU、燃油泵)
附表 1: : 日期 2006-8-31 2006-8-1 2006-8-1 2006-9-21 2006-9-21 2006-8-24 2006-8-24 2006-9-11 2006-9-11 2006-8-31 2006-8-31 2006-8-17 2006-7-23 2006-7-23 2006-7-29 2006-7-29 2006-9-7
飞机号 2280 2281 2281 2418 2418 2295 2295 6207 6207 6206 6206 6219 2407 2407 2405 2405 2366
发动机号 左发 V11457 左发 V11110 右发 V11107 左发 V11988 右发 V11580 左发 V11682 右发 V11865 左发 V12054 右发 V12056 左发 V12063 右发 V12067 左发 V12161 左发 V10573 右发 V10269 左发 V11813 右发 V11813 左发 V11827 匀速 润滑前 137 150 110 110 103 232 246 191 136 136 164 103 136 191 137 205 137 154.3529
润滑后 82 110 105 82 68 164 205 136 123 82 109 82 109 123 82 96 95 109
高速位校装 润滑前 润滑后 388 259 325 182 280 182 440 284 389 284 388 259 388 259 518 388 388 336 388 310 454 355 273 234 271 247 414 233 362 314 388 334 388 336 378.9412 282.1176
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