發動機渦輪冷卻控制系統常見故障分析

李志寬

(沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司,遼寧沈陽 110043)

發動機渦輪冷卻控制系統常見故障分析

李志寬

(沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司,遼寧沈陽 110043)

發動機渦輪冷卻系統是發動機重要系統之一,為渦輪提供冷卻空氣,在實際使用過程中,會發生渦輪冷卻系統的異常,其中一種典型故障為非正常接通,這樣會使發動機效率下降,另外一種是在滿足接通條件下,沒有接通,報“渦輪冷卻系統故障”,這時會影響發動機安全使用。

渦輪冷卻 微動電門 分油活門 控制附件

1 渦輪冷卻控制系統功用及組成

1.1 渦輪冷卻控制系統的功用

渦輪冷卻控制系統的功用是根據發動機的工作狀態，調節發動機的冷卻空氣流量，保證渦輪正常工作。

1.2 渦輪冷卻控制系統的組成

由自動調節器渦輪冷卻控制通道、斷流活門、冷卻控制附件、空氣濾、電磁活門和分流活門組成。

1.2.1 斷流活門

斷流活門是渦輪冷卻控制系統中的執行機構，它根據上部的控制氣壓力大小，來控制斷流活門的開關，從而控制冷卻空氣量的大小。

1.2.2 冷卻控制附件

渦輪冷卻控制附件根據噴口加力調節器電磁活門和分流活門的油壓力指令，控制斷流活門活塞上腔氣壓力的大小，控制斷流活門的開關。

1.2.3 空氣濾

空氣濾的功用是過濾輸往渦輪冷卻控制附件和噴管氣壓作動筒高壓氣體中的雜質。

1.2.4 電磁活門

電磁活門的作用是根據發動機綜合調節器的指令，控制渦輪冷卻控制附件活塞上部的油壓力。

1.2.5 分油活門

分油活門是根據發動機油門桿的指令，控制去渦輪冷卻控制附件活塞上部的油壓。

2 渦輪冷卻控制系統工作原理

渦輪冷卻控制附件的工作過程是當高壓轉子轉速大于等于(91．5±1)%，或者渦輪后燃氣溫度大于等于(863±15)K時，發動機自動調節器向噴口加力調節器電磁活門發出信號，電磁活門工作，定壓活門來油作用到渦輪冷卻控制附件活塞上腔。如果上述兩信號之一都不滿足，但油門桿轉角不小于(62+3)°，這時定壓活門來油經分流活門作用到渦輪冷卻控制附件活塞上腔。于是活塞在油壓力作用下下移，關閉空氣熱交換器到空氣控制壓力管路的氣路，同時打開空氣控制壓力管路到大氣的通路，因此，斷流活門活塞上腔氣壓力減小，斷流活門打開，增大輸往渦輪的冷卻空氣流量，與此同時，渦輪冷卻控制附件上的微動電門接通，向自動調節器輸送渦輪冷卻系統接通信號，同時座艙內發動機冷卻燈燃亮。

當上述三個信號都不滿足時，噴口加力調節器停止向渦輪冷卻控制附件活塞上腔輸送壓力油，活塞在彈簧力和氣壓力作用下，上移到底，斷流活門活塞上腔通高壓控制壓力氣體，斷流活門關閉。至此渦輪冷卻控制系統由“熱態”轉為“冷態”。

3 常見故障原因分析

常見故障主要有兩個：渦輪冷卻異常接通故障和“渦輪冷卻系統故障”。

3.1渦輪冷卻異常接通故障

3.1.1 渦輪冷卻異常接通故障

由自動調節器渦輪冷卻控制通道工作原理可知當出現高壓轉子轉速n2≥(91．5±1)%，或渦輪后燃氣溫度T4≥(863±15)℃時或冷卻系統的27V電源電壓中斷或存在“自動調節器故障”信號時，通道采用向電磁活門斷電的方法接通渦輪冷卻；當油門桿達到(62＋3)時，通過油門桿接通渦輪冷卻故障，經以上分析可知，發動機渦輪冷卻系統慢車工作的原因有以下幾種：

(1)自動調節器出現故障。

(2)冷卻系統無27V電源電壓。

(3)自動調節器到電磁活門線路斷路。

(4)冷卻控制附件活塞桿卡滯。

(5)冷卻控制附件微動電門質量問題。

(6)加力泵提供油壓低，導致分油活門在慢車或其它狀態處在打開位置。

(7)噴口加力調節器提供油壓低，導致分油活門在慢車或其它狀態處在打開位置。

(8)主泵調節器調節器提供油壓低，導致分油活門在慢車或其它狀態處在打開位置。

3.1.2 渦輪冷卻異常接通故障排除

為排除此故障，針對上述原因對發動機進行如下檢查工作：

(1)渦冷系統接通工作原理可知活塞桿卡滯故障現象應是渦輪冷卻系統不能正常斷開，而不是渦輪冷卻系統一直處于接通狀態。可以使用孔探儀檢查渦輪冷卻控制附件，活塞桿處于伸長狀態，檢查活塞桿是否卡滯。

(2)冷卻控制附件測量檢查微動電門，自動調節器自檢，檢查自動調節器和微動電門是否出現故障。

(3)通電檢查插頭是否存在27V電壓，檢查電源是否出現故障。

(4)檢查自動調節器到電磁活門線路斷路。

(5)檢查加力泵后油壓，與正常發動機比較是否較低。

3.2“渦輪冷卻系統故障”

3.2.1 “渦輪冷卻故障”

當出現高壓轉子轉速n2≥(91．5±1)%，或渦輪后燃氣溫度T4≥(863±15)℃時或冷卻系統的27V電源電壓中斷或存在“自動調節器故障”信號時，通道采用向電磁活門斷電的方法接通渦輪冷卻。如果有這些信號其中一個，而微動電門沒有渦冷接通的信號，則報“渦輪冷卻故障”。

3.2.2“渦輪冷卻故障”排除

(1)可以使用孔探儀檢查渦輪冷卻控制附件，觀察活塞桿是否卡滯。

(2)冷卻控制附件測量檢查微動電門，自動調節器自檢，檢查自動調節器和微動電門是否故障。

(3)通電檢查插頭存在27V電壓，檢查電源是否故障。

(4)檢查自動調節器到電磁活門線路導通性和絕緣性。

4 結語

發動機出現慢車狀態或其它狀態渦輪冷卻系統一直工作的故障原因是分油活門后油壓與正常發動機比較該發動機較低，導致該發動機分油活門在慢車狀態處在打開位置，所以發動機慢車一直處于渦輪冷卻接通狀態。此種故障點有：渦輪冷卻控制附件、微動電門、線路、自動調節器、加力泵、噴口加力調節器、主泵調節器。在該狀態發動機未滿足渦輪冷卻接通條件。

發動機報出“渦輪冷卻系統故障”原因是發動機達到了渦輪冷卻接通的條件，而渦輪冷卻系統沒有給出“渦輪冷卻已接通”的信號，此種故障點有：渦輪冷卻控制附件、微動電門、線路、自動調節器。在該狀態發動機滿足渦輪冷卻接通條件。

[1]鄧明.航空燃氣渦輪發動機原理與構造.國防工業出版社,2012.

[2]王琴芳.航空燃氣渦輪發動機原理.南京航空航天大學出版,2002.