发动机涡轮冷却控制系统常见故障分析

李志宽

(沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043)

发动机涡轮冷却控制系统常见故障分析

李志宽

(沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043)

发动机涡轮冷却系统是发动机重要系统之一,为涡轮提供冷却空气,在实际使用过程中,会发生涡轮冷却系统的异常,其中一种典型故障为非正常接通,这样会使发动机效率下降,另外一种是在满足接通条件下,没有接通,报“涡轮冷却系统故障”,这时会影响发动机安全使用。

涡轮冷却 微动电门 分油活门 控制附件

1 涡轮冷却控制系统功用及组成

1.1 涡轮冷却控制系统的功用

涡轮冷却控制系统的功用是根据发动机的工作状态，调节发动机的冷却空气流量，保证涡轮正常工作。

1.2 涡轮冷却控制系统的组成

由自动调节器涡轮冷却控制通道、断流活门、冷却控制附件、空气滤、电磁活门和分流活门组成。

1.2.1 断流活门

断流活门是涡轮冷却控制系统中的执行机构，它根据上部的控制气压力大小，来控制断流活门的开关，从而控制冷却空气量的大小。

1.2.2 冷却控制附件

涡轮冷却控制附件根据喷口加力调节器电磁活门和分流活门的油压力指令，控制断流活门活塞上腔气压力的大小，控制断流活门的开关。

1.2.3 空气滤

空气滤的功用是过滤输往涡轮冷却控制附件和喷管气压作动筒高压气体中的杂质。

1.2.4 电磁活门

电磁活门的作用是根据发动机综合调节器的指令，控制涡轮冷却控制附件活塞上部的油压力。

1.2.5 分油活门

分油活门是根据发动机油门杆的指令，控制去涡轮冷却控制附件活塞上部的油压。

2 涡轮冷却控制系统工作原理

涡轮冷却控制附件的工作过程是当高压转子转速大于等于(91．5±1)%，或者涡轮后燃气温度大于等于(863±15)K时，发动机自动调节器向喷口加力调节器电磁活门发出信号，电磁活门工作，定压活门来油作用到涡轮冷却控制附件活塞上腔。如果上述两信号之一都不满足，但油门杆转角不小于(62+3)°，这时定压活门来油经分流活门作用到涡轮冷却控制附件活塞上腔。于是活塞在油压力作用下下移，关闭空气热交换器到空气控制压力管路的气路，同时打开空气控制压力管路到大气的通路，因此，断流活门活塞上腔气压力减小，断流活门打开，增大输往涡轮的冷却空气流量，与此同时，涡轮冷却控制附件上的微动电门接通，向自动调节器输送涡轮冷却系统接通信号，同时座舱内发动机冷却灯燃亮。

当上述三个信号都不满足时，喷口加力调节器停止向涡轮冷却控制附件活塞上腔输送压力油，活塞在弹簧力和气压力作用下，上移到底，断流活门活塞上腔通高压控制压力气体，断流活门关闭。至此涡轮冷却控制系统由“热态”转为“冷态”。

3 常见故障原因分析

常见故障主要有两个：涡轮冷却异常接通故障和“涡轮冷却系统故障”。

3.1涡轮冷却异常接通故障

3.1.1 涡轮冷却异常接通故障

由自动调节器涡轮冷却控制通道工作原理可知当出现高压转子转速n2≥(91．5±1)%，或涡轮后燃气温度T4≥(863±15)℃时或冷却系统的27V电源电压中断或存在“自动调节器故障”信号时，通道采用向电磁活门断电的方法接通涡轮冷却；当油门杆达到(62＋3)时，通过油门杆接通涡轮冷却故障，经以上分析可知，发动机涡轮冷却系统慢车工作的原因有以下几种：

(1)自动调节器出现故障。

(2)冷却系统无27V电源电压。

(3)自动调节器到电磁活门线路断路。

(4)冷却控制附件活塞杆卡滞。

(5)冷却控制附件微动电门质量问题。

(6)加力泵提供油压低，导致分油活门在慢车或其它状态处在打开位置。

(7)喷口加力调节器提供油压低，导致分油活门在慢车或其它状态处在打开位置。

(8)主泵调节器调节器提供油压低，导致分油活门在慢车或其它状态处在打开位置。

3.1.2 涡轮冷却异常接通故障排除

为排除此故障，针对上述原因对发动机进行如下检查工作：

(1)涡冷系统接通工作原理可知活塞杆卡滞故障现象应是涡轮冷却系统不能正常断开，而不是涡轮冷却系统一直处于接通状态。可以使用孔探仪检查涡轮冷却控制附件，活塞杆处于伸长状态，检查活塞杆是否卡滞。

(2)冷却控制附件测量检查微动电门，自动调节器自检，检查自动调节器和微动电门是否出现故障。

(3)通电检查插头是否存在27V电压，检查电源是否出现故障。

(4)检查自动调节器到电磁活门线路断路。

(5)检查加力泵后油压，与正常发动机比较是否较低。

3.2“涡轮冷却系统故障”

3.2.1 “涡轮冷却故障”

当出现高压转子转速n2≥(91．5±1)%，或涡轮后燃气温度T4≥(863±15)℃时或冷却系统的27V电源电压中断或存在“自动调节器故障”信号时，通道采用向电磁活门断电的方法接通涡轮冷却。如果有这些信号其中一个，而微动电门没有涡冷接通的信号，则报“涡轮冷却故障”。

3.2.2“涡轮冷却故障”排除

(1)可以使用孔探仪检查涡轮冷却控制附件，观察活塞杆是否卡滞。

(2)冷却控制附件测量检查微动电门，自动调节器自检，检查自动调节器和微动电门是否故障。

(3)通电检查插头存在27V电压，检查电源是否故障。

(4)检查自动调节器到电磁活门线路导通性和绝缘性。

4 结语

发动机出现慢车状态或其它状态涡轮冷却系统一直工作的故障原因是分油活门后油压与正常发动机比较该发动机较低，导致该发动机分油活门在慢车状态处在打开位置，所以发动机慢车一直处于涡轮冷却接通状态。此种故障点有：涡轮冷却控制附件、微动电门、线路、自动调节器、加力泵、喷口加力调节器、主泵调节器。在该状态发动机未满足涡轮冷却接通条件。

发动机报出“涡轮冷却系统故障”原因是发动机达到了涡轮冷却接通的条件，而涡轮冷却系统没有给出“涡轮冷却已接通”的信号，此种故障点有：涡轮冷却控制附件、微动电门、线路、自动调节器。在该状态发动机满足涡轮冷却接通条件。

[1]邓明.航空燃气涡轮发动机原理与构造.国防工业出版社,2012.

[2]王琴芳.航空燃气涡轮发动机原理.南京航空航天大学出版,2002.