浅析波音777飞机压力调节和关断活门故障

虞钢 何康

摘要：对波音777飞机压力调节和关断活门（PRSOV）近期出现的一些同类故障进行了介绍，并针对故障进行了分析和总结，提出了建议维护措施，对该部件的日常排故和维护有所帮助。

关键词：压力调节和关断活门；维护；排故

Keywords：PRSOV；maintenance；troubleshooting

1 系统原理

压力调节和关断活门（PRSOV）属于飞机引气系统，作用是调节发动机压气机引气的流量和压力，为下游空调系统提供合适的引气以调节座舱压力和控制温度。PRSOV是发动机引气系统里的重要部件，直接影响到飞行安全。

如图1所示，PRSOV安装在发动机核心机匣12点位置，位于预冷器前下方，控制进入气源分配系统的气流方向和压力，是一个气控气动活门。供气客舱压力控制器（ASCPC）通过向压力调节和关断活门控制器（PRSOVC）发送电信号，使PRSOVC按电信号指令调节输出至PRSOV的控制压力，实现对PRSOV的控制。作为一个气控气动活门，PRSOV活门的作动是通过PRSOVC的控制压力克服环境压力、下游管道压力以及活门本身弹簧压力来完成的。

2 事件背景

2020年3月份，一架波音777飞机封存40天后解封，执行第一个航班推出准备滑出时机组报告有左发引气关断提示信息（状态信息为左发PRSOV），复位无效，飞机滑回。排故拆下PRSOV活门，内部检查发现有绿色物质。后续多架解封的飞机执行航班后均发生引气系统故障，产生的状态信息包括PRSOV L/R；BLEED LOSS WING L；PACK L；BLEED OFF ENG R等，排故发现PRSOV均存在各种生锈状况。随着航空市场逐步恢复，封存的波音777飞机解封，不过仍处于低利用率状态，运行过程中又发生2起引气关断故障，拆下相应PRSOV后，检查均发现活门轴承生锈（见图2）。

在此期间采取了部分措施，包括：

1）2020年4月将PRSOV拆下离位保存，并尝试自制封堵PRSOV管路堵盖，堵盖制成后，在PRSOV离位保存期间，使用堵盖封堵PRSOV管路。

2）执行了20个PRSOV测试，检查发现存在锈迹或者卡阻的有7个，解封后运行过程中出现引气关断信息的有3个，拆下检查均发现轴承有锈迹。

3）调查水汽来源：拆下PRSOV后对其下游管路以及预冷器进行检查，发现预冷器下部平坦区域绝大部分存在水迹或者少量积水，检查对应的PRSOV发现有锈迹。

4）向波音反馈PRSOV锈蚀问题，并要求波音提供封堵PRSOV管路的AMM程序和封堵工具图纸，波音已发布封堵工具图纸并发布了修订的AMM手册。

5）每7天进行一次试车，经过2周试车验证工作，期间发现部分预冷器有少量积水。当时仍处于封存状态的飞机为7架，其中执行PRSOV离位保存的飞机1架，其余6架飞机已经恢复安装。执行每周试车，每两星期清洁预冷器内部水迹。

6）尝试将一个生锈PRSOV送车间不分解除锈。车间反馈PRSOV离位不分解除锈后，活门打开后不能正常回位。不分解除锈效果有限。

7）探索对检查有轻微锈迹的PRSOV在不分解情况下防锈。厂家霍尼韦尔认为PRSOV处于空调引气上游，防锈剂有毒，在PRSOV轴承处使用防锈剂会对人体及周边部件产生损害，不建议在轴承处使用防锈剂。

8）将封存飞机的PRSOV拆下送车间进行检测，对通过测试的PRSOV进行离位保存。

3 故障原因分析

PRSOV是引气系统部件，正常情况下工作在高温干燥环境下，因此PRSOV装机历史上没有出现过生锈情况。此次出现轴承锈蚀问题的飞机均封存在南方地区，其中以广州、海南和香港地区的同类型活门情况较为严重。

自发现第一起活门锈蚀故障开始，共执行20个PRSOV测试，检查发现存在锈迹或者卡阻的有7个，解封后运行过程中出现引气关断信息的有3个（拆下检查均发现轴承有锈迹），封存第一个月，出现锈蚀现象的活门占比为50%。出现锈蚀的活门装机时间范围分布较广，为1600～24772FH（见图3），可见锈蚀与装机时间没有明显关系。故障的10个PRSOV来自5架飞机，均为双发PRSOV故障。从飞机进入封存到第一次出现引气故障的最短时间为41天。

对该情况进行跟踪调查，发现PRSOV锈蚀的主要有以下几个方面的原因。

1）PRSOV轴承材料问题

由于PRSOV正常情况下工作于高温干燥环境（引气出口温度通常可达到400℃），不会存在水汽集聚并导致轴承锈蚀问题，因此厂家选用碳钢材料制造轴承且没有相关的防腐设计，使得轴承抗腐蚀能力较差，整个活门除了轴承锈蚀严重外，其他部分均无明显腐蚀。

2）活門位置设计问题

PRSOV活门安装于预冷器上游，活门作动筒朝下安装（见图4），在飞机不通电情况下，活门处于关闭位置，轴承处于最低点，轴承处形成集水槽。飞机封存期间，预冷器或者管路中的冷凝水在轴承处集聚，造成轴承锈蚀。

3）引气管路腐蚀物

全面检查出现PRSOV锈蚀情况的飞机引气系统后发现，锈蚀往往伴随着预冷器内绿色污染物痕迹同时出现。波音接到亚太地区用户报告，部分777飞机在停场较长时间进行大功率试车后，在PRSOV活门的作动筒压力腔室中检查到绿色物质，波音分析该物质为硫酸镍，其形成原因是停放期间发动机部件中的镍元素与空气中的腐蚀性物质结合，高温下发生化学反应而产生，并随发动机引气一同进入引气系统。

硫酸镍是一种无机物，有无水物（NiSO4）、六水物和七水物三种。自然界存在的多为六水物，有α-型和β-型两种变体，前者为蓝色四方结晶，后者为绿色单斜结晶。易溶于水，其水溶液呈酸性。

调查中发现，雨季期间，每隔两个星期检查时均能在预冷器中发现硫酸镍溶液（见图5）。附着在引气管路以及预冷器鳍片上的硫酸镍随着冷凝水形成酸性溶液，一起进入PRSOV活门轴承，在酸性溶液的腐蚀下，PRSOV轴承短时间即可发生锈蚀。

4 相关信息

波音在2016年发布了777-FTD-36-16002，2019年更新、关闭该FTD，并说明接到亚太地区用户报告，停场较长时间进行大功率试车后在件号3215302-4/5活门的作动筒压力腔室中检查到绿色物质，分析该物质为硫酸镍，可能会导致活门故障。波音建议用户在飞机大修后，如果有高功率试车，应执行PRSOV以及相关气路的检查。

霍尼韦尔自2011年开始陆续接到亚太地区客户报告，在PRSOV作动筒压力腔中以及活门接触边缘检查到绿色物质。调查发现个别PRSOV存在水沿着重力方向流动的痕迹，水汽会沿着蝶形活门轴渗漏到人工超控活门底部的六角螺钉上，造成锈蚀。

波音认为冷凝水会在PRSOV轴承处聚集并导致轴承腐蚀，建议用户在不使用发动机及APU引气的情况下应拆下活门进行保存。

5 维护建议

1）对于封存的飞机，拆下PRSOV离位保存，在下次试车之前恢复PRSOV，试车结束之后再拆下PRSOV进行离位保存，期间使用引气管路堵盖将引气系统管路封堵。

2）解封过程中，试车结束后，检查PRSOV、IPCV、DVV活门以及相关上下游管路外表是否有明显聚集成块的绿色物质，执行AMM Task 36-10-00-700-802 PRSOV最小打开压力测试，如果发现活门工作有卡阻，则更换该活门。

3）对于运行中的飞机，应在停场第3天进行双发试慢车，保持运行15min；如停场飞机遇到降雨天气，则应在停场第2天进行双发试慢车，保持运行15min。

4）拆下PRSOV离位保存时，参考CMM TASK 36-12-77-99C-817-A01进行存放。使用干净无纺布擦干PRSOV后，在开口部位安装堵盖，在存放的PRSOV中放置干燥剂，并使用相应的包装袋包装。

6 结束语

受新冠疫情影响，全世界航空公司封存了大量飞机，这些飞机受长时间停场影响而出现故障是不可避免的，波音777飞机的PRSOV由于系统设计原因产生锈蚀的风险较高，本文以航空公司发生的故障为实例进行分析，有助于其他航空公司迅速找到原因，制定预防措施保障飞行安全。

参考文献

[1] Boeing. Aircraft Maintenance Manual SDS Chapter 36 Pneumatic [Z].

[2] Honeywell. Component Maintenance Manual36-12-77，Revision 13 [Z]. 2019-5.

[3] Boeing. Fleet Team Digest 777-FTD-36-16002 Green Debris in Bleed System Components [Z].

作者簡介

虞钢，资深工程师，从事工程技术管理工作。

何康，资深工程师，从事工程技术管理工作。