某型发动机金属屑末检测信号器不报警故障分析

曹西征 李旺

摘 要：某型发动机金属屑末检测信号器从外场返回故障件出现不报警问题，本文首先对金属屑末检测信号器的工作原理进行介绍，对故障进行分析，建立故障树，从设计不足、制造缺陷、应力过大以及外来异物等方面对故障树底事件逐一排查，确定了大接线片与检测头端面接触不良是不报警原因，提出改进措施并试验验证改进有效。

关键词：金属屑末检测信号器;不报警;故障分析

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）10-0100-02

某型发动机金属屑末检测信号器（以下简称信号器）安装于附件机匣组件上，位于总回油路上，检查滑油系统回油中金属颗粒的情况。当金属颗粒积累在信号器的检测头上，使两极导通时，指示灯报警，以判断发动机主轴轴承以及摩擦对偶件的磨损情况[1-2]。

信号器的工作原理如图1所示，靠检测头两磁极间隙吸附金属屑末，前导套形成电路的一极（正极），后导套及壳体形成电路的另一极（负极），当金属屑末积累到一定程度将磁极间隙导通时，信号器发出报警信号。

本文针对信号器出现不报警问题，对故障进行分析，建立故障树，逐一排查故障树底事件，确定了不报警原因，提出改进措施，试验验证改进措施的有效性。

1故障现象

某型发动机从外场返回信号器故障件，反映故障为不报警（即产品短路通电后，指示灯不亮）。对故障件复查性能，检查产品的通电性时，当磁极间隙用铁磁物质短路后，对产品通以工作电压，发现指示灯不亮，产品不报警。

2故障分析与排查

根据故障现象和信号器工作原理，建立信号器不报警故障树，从设计不足、制造缺陷、应力过大以及外来异物等方面对故障树底事件逐一排查。

2.1 故障树

用微电阻测试仪检查各零件的导通性时，发现插座第1针与检测体不通，即插针1导通功能失效。根据故障现象，产品缺陷部位在检测头组件中与插针1有导通要求的零件上。根据故障现象和信号器工作原理，通过产品不报警故障，针对插座插针1导通功能失效现象，分析可能导致插针1导通功能失效的因素，建立了故障树。以“插针1导通功能失效”为顶事件，从设计、制造、使用、材料分析等方面开展分析和排查工作，共建立了8项底事件，具体见图2。根据故障树的分析方法对每个底事件进行逐个排查。

2.2 故障排查

与插针1导通性相关的零件有后导套、检测体和大接线片，装配后插针1与插座壳体之间的导通电阻需不大于20MΩ。经分析后导套材料、检测体材料和大接线片材料其导电性能满足使用要求。底事件X1“材料选择不当”可以排除。

只要保证焊接质量和螺母的紧固力，完全能保证插针1与后导套的良好导通性。底事件X2“结构不合理”可以排除。

材料表面处理后均可保证零件的导电性。因此可排除因零件表面处理方式不当而导致的导通功能失效故障。底事件X3“表处方式不当”可以排除。

经制造复查，后导套、大接线片和检测体材料均未有代料，符合图样要求。故障件材料合格，底事件X4“材料不合格”可以排除。

故障件表面处理质量合格，底事件X5“表面处理质量缺陷”可以排除。

经检查故障件导线与插针1、大接线片的焊接质量，焊接牢固，无虚焊，用微电阻测试仪检查两处的焊后导通电阻均小于5MΩ。底事件X6“焊接质量缺陷”可以排除。

通过分解检查情况，可判定外界振动环境不会造成各零件松动，产品能承受较大的振动应力。底事件X7“振动应力过大”可以排除。

对故障件进一步分解检查，发现大接线片与检测头端面接触处有托马斯胶。信号器内部灌注了托马斯胶液，因托马斯胶液不导电，导致大接线片与检测头端面接触不良，两零件之间导电性下降甚至不导电，当磁极间隙短路时，产品不报警。底事件X8“异物进入大接线片与检测体端面之间”不能排除。

2.3 故障原因

通过排查插座插针1导通功能失效故障的8个底事件，导致产品不报警的故障原因为：发现大接线片与检测头端面接触处有固化后的非金属物，通过材料分析后确定该物质为托马斯胶。根据产品结构，产品内部灌注了托马斯胶液，因托马斯胶液不导电，导致大接线片与检测头端面接触不良，两零件之间导电性下降甚至不导电，当磁极间隙短路时，产品不报警。检测头組件结构示意图见图3。

2.4机理分析

根据检测头组件结构，为保证产品的可靠报警，必须在结构上保证下面几处零件之间的导电性：（1）前导套、螺杆与连接头之间的导电性;（2）后导套与检测头之间的导电性;（3）大接线片与检测头之间的导电性;（4）小接线片与螺杆之间的导电性。从检测头组件结构来看，螺杆与连接头通过螺纹连接;小接线片与螺杆之间、后导套与检测头之间以及大接线片与检测头之间都是通过螺母拧在螺杆上进行固紧的，因此从结构上来看，完全能保证这四处零件之间的导电性。

由于检测头内部灌注了托马斯胶液，灌注时少量胶液会流入大接线片和检测体端面之间，当产品工作一段时间后压紧螺母紧固力会降低，造成大接线片与检测头端面接触不良，产品导通功能失效，产品不报警。

2.5问题复现

为复现故障，装配了一件试验件，装配时涂了少许胶液在大接线片上，拧紧螺母后，产品导通功能正常，插针1与检测体的导通电阻为18MΩ。胶液固化后对产品进行了振动试验，振动试验后检查产品的导通性能，虽然导通性能正常，但其导通电阻明显增大，导通电阻为50MΩ，由于无法完全模拟外部环境条件，所以插针1导通功能失效故障未能完全复现，产品不报警故障也不能复现。

3改进措施及验证情况

3.1改进措施

为解决因托马斯胶液浸入大接线片与检测头端面间隙处导致两者之间不导通的故障，同时为提高接地线与检测头的导电性，采取了以下改进措施：（1）取消灌注托马斯胶液。（2）增加保护焊点。（3）在工艺上增加了对螺母在不同温度下的安装力矩。

3.2 试验验证

为验证改进措施的有效性，对改进后的产品进行了厂内验证试验，试验项目有：功能性能试验、高温试验、低温试验、加速度试验、冲击试验、振动试验，试验后检查产品性能合格。

4结论

信号器不报警故障进行了改进，经厂内试验验证和装机试验验证，改进后的产品未再出现不报警故障，产品改进措施有效。

参考文献

[1] 《航空发动机设计手册》总编委会.航空发动机设计手册：传动及润滑系统：第12册[M].北京：航空工业出版社，2001.

[2] 林基恕.航空燃气涡轮发动机机械系统设计[M].北京：航空工业出版社，2005.