A330空調系統故障分析

陸榮君

摘 要：本文介紹了空客A330系列飛機空調系統工作原理，對非典型性A330系列飛機疑難PACK故障原因進行闡述，研究其主要原因，分析PACK系統流量控制活門不同工作狀態下造成的不同的故障現象，討論A330系列飛機空調系統故障的排故方向。

關鍵詞：空調；A330；溫度控制；PACK；流量控制活門；ACM

中圖分類號：V245 文獻標志碼：A

1 民航空調系統概述

空調系統由高溫高壓的發動機、APU、地面引氣設備提供的高壓縮引氣源、主熱級熱交換器和空氣循環機（ACM機）組成。首先引氣和沖壓的冷空氣在熱交換器內完成熱交換，隨后進入空氣循環機（ACM機）?？諝庋h機（ACM機）就是一個把熱能轉化為機械能的裝置，核心部件是渦輪，是一種空氣流過之后對外做功降溫的部件。引氣通過空氣循環機（ACM機）后本身的溫度和壓力在空氣循環機（ACM機）結構的渦輪出口大大降低，獲得溫度低于0℃的引氣，再與不經過ACM機的熱路引氣按一定的比例混合，之后就可以向客艙提供舒適環境并增壓。同時一部分冷路引氣可以直接混合熱路引氣對電子設備艙進行冷卻。民航ACM機的工作原理相同，都是氣體通過渦輪對外做功內能減小，溫度降低。僅僅配置不同而已，一般采取以下幾種形式：簡單式、升壓式、三輪式。

2 A330 PACK系統工作原理

從引氣系統過來的高壓熱空氣經由流量控制活門FCV到達初級熱交換器PRIMARY PART進行初步降溫，調節初始引氣溫度。接著空氣進入ACM COMP壓氣機使空氣的壓力溫度小幅上升。沿著管道空氣繼續進入主熱交換器MAIN PART進行再一次冷卻。然后空氣通過高壓水分離器SPLIT DUCT，在這里空氣中的水分被分離出來并進行更大的降溫。在這個空氣循環中，氣流通過再熱器REHEATER、冷凝器CONDENSER和水分離器WE，然后回到再加熱器中。接著空氣流過ACM TURB壓縮機渦輪，同時空氣的壓力和溫度地降低了。從ACM的空氣壓縮機、空氣流回到冷凝器、空氣的溫度增加。經過溫度調節后的空氣通過下游單向活門DOWNSTREAM CHECK VALVE進入混合器給空調系統提供服務，再由從HOT AIR活門過來的熱引氣按用戶需求比例混合，提供給客艙空調系統服務。以上就是整個PACK系統的簡單工作原理。

3 B6126 PACK 1故障現象

3.1 PACK 1流量控制活門指示“XX”

從11月上旬開始該機多次反映PACK 1系統流量控制活門在ECAM頁面指示“XX”，重置后正常。PFR伴隨有PACK 1 FLOW SNSR（513HB）/FCV（511HB）/PIPS（537HH）故障信息。按照TSM21-51-00-810-829先后更換過P1 FLOW CTL VALVE（511HB）、P1 FLOW SENSOR （513HB） 、P1 INLT PRESS SENSOR（537HH）、PC 1 （531HH）、P1 PNEUM.SENSOR，CPR.OVHT.（521HH22） 均無效。

3.2 PACK 1工作流量低，經常出現ByPass Mode

11月15日在更換流量控制活門期間，發現臭氧轉換器內部破裂損壞嚴重。按AMM21-52-00更換臭氧發熱器，測試正常。11月30日更換521HH22后。測試時發現PACK1工作流量低，在兩個PACK同時打開時PACK 1流量為0.6kg/s、PACK2流量為1.8kg/s。當使用單PACK 1時，將溫度控制放到HOT，PACK流量活門位置開到最大此時流量為1.6kg/s。10s后又關閉到2/3處，此時流量約為1.0～1.2kg/s。數秒后流量活門再次指示在LOW位，此時流量<0.4kg/s。ECAM出現Pack 1 In ByPass Mode信息，同時伴隨AIR PACK 1 REGUL FAULT的故障警告。隨后幾日在航前或飛行中都會出現ByPass Mode的ECAM信息。更換PACK 1 ByPass VALUE（521HH2）故障依舊。

4 故障分析

4.1 PACK 1流量控制活門指示“XX”

根據TSM排故流量活門511HB、流量傳感器513HB、壓力傳感器537HB都已經更換過。流量控制活門開關信號是由采集在流量控制活門進口以及中部的氣流壓力通過流量傳感器經PC計算后得出。根據經驗，如果在流量控制活門到流量傳感器513HB之間2根信號管存在漏氣現象可能也會導致流量指示“XX”。建議檢查IPC手冊圖紙內120-170的彎頭接管等。

4.2 PACK 1 工作流量低，經常出現ByPass Mode

在通過多次航后測試發現：在雙PACK工作時，PACK1活門指示開度LOW位，見表1。

在單PACK 1工作時，流量保持不住，活門位置逐漸顯示在LOW位。隨后出現ByPass Mode故障提示。

分析原因：根據故障現象在使用PACK 1時，FCV位置在瞬間達到開位，隨后活門指針擺動，逐漸變為關位。這時從FCV通過的引氣在到達初級熱交換器時，由于交換器可能破損堵塞導致了氣流在交換器形成了氣塞，有放炮現象，這也可以解釋FCV活門指針波動的原因。同時由于在初級交換器中的氣塞也導致了在FCV至初級熱交換器的管道中氣流流量變小。與此同時由于熱空氣不能順利進入ACM壓氣機管道，ACM工作效率低，觸發了ByPass Mobe警告。查詢記錄在11月15日更換流量傳感器時發現臭氧轉換器內部損壞嚴重，極有可能是損壞的部件堵塞了初級熱交換器。在12月4日更換冷凝器時也發現了REHEATER內部濾網的損壞，也證實了這一觀點。所以建議更換初級熱交換器后在繼續觀察。

5 排故總結

該機于12月9日更換了初級熱交換器后，兩個故障不再反映，目前正在進一步跟蹤。初級熱交換器521HH18（522HH18）安裝于主熱交換器與集氣箱之間。外部沖壓空氣通過熱交換器對引起系統的熱空氣進行降溫。

這次6126的故障還是因為臭氧發生器的損壞造成了下游初級熱交換器破損、堵塞導致熱交換效率低，使得ACM不能正常的工作觸發了旁通活門模式。同時流量控制活門由于氣塞導致管道中的空氣流量低，不能給予流量傳感器信號導致ECAM指示“XX”。同時警示我們在PACK系統排故時如果發現某一部件損壞，就要在更換該部件的同時檢查位于該部件下游其他組件是否有損壞，避免以后產生故障。

之后如果碰到類似的PACK系統流量低的情況，應該先檢查上游引氣系統供給氣體壓力是否正常，包括管道是否有漏氣現象。然后可以通過交換部件的方法，沿著PACK系統空氣流過的通路依次檢查各部件是否有損壞或者堵塞，一步步分析隔離故障。

對于PACK系統常見的指示“XX”故障，如果排除是傳感器引氣的問題后。要檢查傳感器各個信號管是否有漏氣破損，因為該傳感器工作原理是通過探測PCV進口與出口壓差值來判斷PACK系統流量。如果系統中氣體流量過小，超出傳感器探測壓力閥值之外，傳感器就會判斷自身故障從而指示“XX”。

參考文獻

[1]朱偉峰，薛志峰，江億.空調系統若干常見問題分析（2）[C]//.全國暖通空調制冷學術年會，2000.

[2]關慕波，空調系統某些常見的問題分析[J].制冷，2003，22（4）：75-77