737—300飛機發動機欠壓故障分析

李斌

摘 要：該文討論了一個比較罕見的發電機線路故障，通過系統的講解發動機發電和相關部件原理，清晰的區分了各個部件故障的異同之處，整個排故過程邏輯縝密，思維清晰，為發電機系統故障梳理清了排故方法。并清晰的總結了飛機線路故障的各個特性，為之后的線路故障排故提供了幫助。

關鍵詞：欠壓 虛接 GCR 電壓調節 交流發電機 勵磁電壓 線路故障 高振動

中圖分類號：V267.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0035-02

1 故障現象

航后機組反映啟動好右發后M238板右發LV燈亮。航后試車，發現啟動好右發后，電壓頻率無指示，剩磁電壓10 V，但電源能正常接通，接通后電壓頻率均正常。從右發轉換到APU電源時，右發依然發電但電壓下降到100 V左右擺動，頻率正常，有時M238面板右發LV燈會亮，并且GCR脫開，然后無電壓頻率指示。

2 相關知識

737-300發動機發電系統包括：恒速傳動機構CSD，交流發電機，GCU，GB，電路保護傳感器。

恒速傳動機構（CSD）：CSD是一個液壓機械式的傳動裝置，他的作用是將變化的發動機轉速轉換為恒定的轉速用于驅動發電機產生恒頻交流電源。他可以在P5面板上手動脫開，脫開后必須在地面作動復位受柄才可以復位。CSD產生的熱量借助滑油在滑油冷卻器中被散發，當滑油溫度達到157 ℃時，HIGH OIL TEMP燈亮。當滑油壓力降到120～160PSI時點亮LOW PRESSURE燈，兩個燈點亮均不脫開CSD且不影響轉速。

交流發電機：737-300飛機的發電機是三相交流同步發電機。該發電機具體由一個勵磁發電機，一個旋轉整流器，以及一個主發電機構成，由恒速裝置CSD帶動發電。勵磁發電機由GCU（發電機控制組件）的電壓調節器（簡稱VR）提供直流的勵磁電壓，而旋轉的勵磁發電機產生了三相交流電壓，此電壓經過旋轉整流器整流產生直流的電壓送入到主發電機的轉子生成旋轉的電磁場從而在主發電機的靜子上產生交變的三相電壓輸出。當GCR沒有閉合時，在永磁鐵的作用下，勵磁發電機輸出15～20 V電壓，GCR閉和后，在GCU內部的勵磁機電源的作用下，電壓從15～20 V不經調節直接增加到100 V，當電壓達到100 V時，電壓調節器接入電路，調節電壓穩定在115 V。

GCU：他的作用是為發電機系統提供勵磁，控制和保護功能，是發動機發電的主控制器。勵磁的功能是通過其內部的勵磁電源供給元件將三相交流電轉換成直流脈沖電壓，用于發電機勵磁。控制功能通過電壓調節器來完成，電壓調節器通過控制發電機的勵磁機的勵磁電源來實現。GCU為發電機提供過壓130+-3 V，欠壓100+-3 V（有7 s的延時），過頻，欠頻，過流170～175 A和差動電流保護功能20～30 A。其中只有和過頻和欠頻保護功能不斷開GCR，另外還可以通過發動機電門關斷，CSD脫開和提起發動機滅火手柄來斷開GCR。

GB：主發動機接觸器用來控制電源向交流匯流條供電，當發生以下情況時GB斷開：GCR斷開，相臨的APU電門閉和，地面電源電門閉和，或者發電機過頻或者欠頻。當GB斷開時，P5面板上的GEN OFF BUS點亮。

T8傳感器：T8包括4個線圈，其中一個探測電流用來監控過流狀況的發生，一個探測用來GCU進行功率限制，一個用來作為勵磁放大功能，還有一個用來進行排故時觀察每相電流的大小。

3 排故過程

現在我們再回想下故障現象：從右發轉換到APU電源時，右發依然發電但電壓下降到100 V左右擺動，頻率正常，有時M238面板右發LV燈會亮，并且GCR脫開，然后無電壓頻率指示。

從上述現象我們可以看到只有當轉換APU電源的時候才出現故障。因此排故方向轉向AGB前面的電路和AGB上面，由圖1所示飛機的交流電是并聯供電，后接為主的原則。APU供電和外接電源供電和發動機供電都是并聯的。因此想到利用外接電源供電來測試發動機是否還會出現類似故障。結果使用外部電源供電后，結果故障再現。由此排除APU和外部電源部分的影響。

排除外部因素以后，我們再來回想下其他故障現象：其中頻率正常說明CSD的工作是正常的，能夠保證發電機以一個恒定的轉速運轉。APU電接入后，GCB是斷開的，P5板指示是從發電機其中一項引入的，電壓下降到100 V左右擺動，說明故障集中在發電機的電壓控制電路有問題，其中現象M238面板右發LV燈會亮，并且GCR脫開，然后無電壓頻率指示都可以佐證發電機電壓控制出問題導致電壓不穩，觸發了電壓保護。因此，后續的排故就鎖定在發動機發電系統本身故障。

在發動機發電系統中GCU是整個系統的控制部件，其中的電壓調節器損壞會使電壓調節不穩定。另外電壓調節器的電壓調節要經過GCR的線路，因此GCR的觸點燒蝕，不斷變化的電阻也會導致電壓一直在110 V上下跳動。其次電壓調節器的輸入是由T8傳感器給的信號，并且T8傳感器其中一路是給勵磁電源的，因此T8傳感器損壞也會造成電壓的不穩定。考慮上述因素之后依次更換了GCU，測量了T8傳感器未能排除故障，無奈之下又更換了GB，發電機，CSD也未能排除故障。

在幾乎更換完所有系統部件之后，最后將疑點鎖定在各部件附屬線路上，通過不斷的排查，最后量線發現GD2754-AC接地線的接線片裂開，更換接線片之后，故障排除。如圖2所示。

4 故障分析

通過最后量線得知，GD2754-AC接線片裂開，但是沒有分離。發動機啟動以后，接線片在高震動下不斷的閉和脫離，相當于在發電機和地之間加了一個變化的電阻。這時候量剩磁電壓，因為沒有接負載，這個電阻相當于發電機內阻很大，會起到分壓作用，因此量的剩磁電壓會偏小，兩次實際量的電壓為10 V，14 V。

當GCR閉和后，在右發發電機斷開GB2也就是無飛機負載的情況下，接觸電阻在環路中占的比重較大，因此導致發電機的相電壓下降，雖然電壓調節器可以調節，但由于這時的負載電流很小，由發電機的調節特性得知這時的勵磁電流也比較小，調節能力不足，導致端壓較低并有可能觸發LV燈亮（當接觸電阻由于震動變得較大時）；在閉合GB2接入飛機負載的情況下，負載電流增大至幾十安培，接觸電阻導致的壓降對于由于負載電流增大引起的壓降相對較小。這時電壓調節器增大勵磁電流更容易調節電壓穩定電壓在115 V左右。

5 結語

隨著飛機的服務時間越來越長，線路故障逐漸增多，給故障排除帶來很大的壓力。但是線路故障也是有一定規律的，從發生的區域上，以下幾個區域比較多發：飛機經常拆裝維護的區域；最近做過改裝等較大工作的區域；飛機震動區域比如發動機，大翼根部等；環境較惡劣的區域比如輪艙等。從故障現象上有以下幾個特點：故障的發生有一定過程，先是間歇性的后續逐漸故障穩定；間歇性故障在地面比較難模擬；電阻電壓測量時，數值變化。一但故障明確為線路損傷的原因后，可以通過隔離線路，裝置萬用表，搖線的方法來進行排故。對工作人員來說就需要更多的耐心和細心。

參考文獻

[1] 737-300Aircraft Maintenance Manual boeing[Z].

[2] 737-300System Schematic Manual boeing[Z].

[3] 737-300Fault Isolation Manual boeing[Z].