某型壓力調節器出口氣流脈動故障分析

宋冬　葛俊　施曉偉

【摘 要】該型壓力調節器用于飛機環控系統系統引氣子系統，功能是接通或強制關閉來自發動機的引氣，且接通時具備自動調節壓力的功能，保證進入環控系統的壓力恒定。該型壓力調節器在某次發動機試車時，座艙出風口有脈動氣流，經排故分析是壓力調節器故障。本文將從該型壓力調節器的主要結構、基本工作原理和脈動故障形式等方面進行分析。

【關鍵字】壓力調節器;脈動氣流;故障分析

中圖分類號： TH457 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）30-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.026

Fault Analysis of Flow Pulsation at Outlet of a Pressure Regulator

SONG Dong GE Jun SHI Xiao-wei

（Wuhu TianHang Aero-Tech Co.，Ltd， Wuhu Anhui 241000， China）

【Abstract】This type of pressure regulator is used in the air intake subsystem of the aircraft environmental control system.Its function is to switch on or force off the air intake from the engine，and it has the function of automatic pressure adjustment when switching on to ensure the constant pressure entering the environmental control system.During some engine test，there was pulsating air flow in the cabin outlet.This paper analyzes the main structure，basic working principle and pulsating fault form of the pressure regulator.

【Key words】Pressure regulator; Pulsating air flow; Fault analysis

0 概述

該型壓力調節器作為環控系統引氣子系統的重要部件，控制從發動機引氣引入環控系統的氣體壓力，是第一級壓力控制單元，通過自動調節保證環控系統的壓力處于恒定，并具備強制關閉和開啟發動機的引氣。其主要由調節機構、伺服機構、控制部件、關斷裝置、操縱部件等組成，故障率低。

1 工作原理

在沒有進口壓力時，調節機構1的活門在打開最大狀態;隨著進氣壓力增大和進氣量的增加，出口壓力隨著增大至規定值時，打開控制機構5的流通截面，空氣進入伺服機構2的A腔，波紋管4壓縮彈簧3，向關閉流通截面C的方向移動調節機構，減小流通截面，限制壓力繼續增大;出口壓力減小，控制機構5的流通截面關閉，在彈簧3的作用下，調節機構1開度增大。工作原理圖見圖1。

控制機構5和伺服機構2出故障時，入口壓力增大，出口壓力也增大，達到控制機構8的調定壓力時，流通截面打開，空氣進入控制裝置11中波紋管21的B腔，活門20打開，將活塞12的G腔內壓力排入大氣，活塞12向上移動，活門16打開，把關斷裝置22的活塞內腔P與大氣相通，活門17關閉，切斷調節器內腔與E腔之間的管路，活門19關閉，切斷活塞外腔D與調節器出口之間的管路，活塞兩端產生壓差，克服彈簧24的彈力，減小或關閉流通截面，減小出口壓力;入口壓力降低，控制機構8關斷流通截面，控制裝置11中波紋管21的B腔中空氣從控制機構8的節氣門10排入大氣，活門20關閉，活塞12內腔G通過節氣門14與入口壓力相通，活門16關閉，活門17打開，活塞內腔P與調節器E腔相通，活塞23打開流通截面。

圖1 工作原理圖

2 故障形式和分析

本次故障形式表現在地面首次發動機性能試車時，單發轉速在90%左右，檢查空調系統工作時發現供氣有脈動現象。提高發動機轉速到100%后故障消失，后降低發動機90%左右轉速時，氣流脈動出現，對產品強制關閉，能切斷環控系統，產品故障消失。在第二次試車時故障復現后順著環控系統排查，在壓力調節器出口的管路上感受到脈動氣流，判斷為該壓力調節器故障。

將該壓力調節器裝在試驗臺上進行故障復現檢查，分別檢查正常調節狀態、強制打開關閉狀態和自動打開關閉狀態下產品的工作狀態。

在一定工作溫度、一定工作壓力和流量的試驗條件下，在修理工藝要求的壓力測試點之間上升或下降來檢查調節器的自動關閉和打開。在入口壓力不小于0.833MPa時，調節器應自動關閉，在多個壓力點多時間對產品進行了5次檢查，性能均良好，試驗無明顯異常。

經反復試驗，產品故障不復現后，選擇在非技術參數要求的測試點反復試驗，最終發現產品在0.675MPa壓力下就已經自動關閉且出口壓力不穩，記錄臺顯示壓力明顯下降并有波動的壓力，產品在試驗臺上有脈動現象，故障復現。且不滿足“入口壓力不小于0.784MPa時，調節器自動關閉”的技術要求。

根據對產品結構和原理的分析，產品存在脈動現象的具體故障部位應該是活塞23處因感受到的壓力差不穩定，導致產品工作時開時關，出口氣流脈動。而影響故障活塞23感受壓力的部位主要是操縱部件11中的活門16、20、17、19，通過活門的開啟和關閉控制活塞兩側內腔的壓力的變化，而活門16、20、17、19的開啟和關閉主要是靠波紋管21感受到從控制部件8中來氣體的壓力，壓縮彈簧從而控制活門16、20、17、19向上移動從而打開和關閉。故障定位到波紋管21，因波紋管損壞導致壓力在進入波紋管的B腔時，壓力無法克服彈簧力，活門無法正常打開或關閉，導致活塞內腔P與調節器E腔不相通，活塞23無法正常打開，一直處于半開半關的狀態，產品出口有脈動現象。

3 結論

本文從壓力調節器的機構和原理，結合產品故障現象，在現行修理要求基礎上增加了無技術要求的壓力點和流量點的測量，反復試驗最終故障復現。在排故過程中積累了一些經驗，對于產品的修理有借鑒作用，希望能夠對讀者起到幫助作用。

【參考文獻】

[1]李曙林，賈連英.蘇27型飛機飛機構造.第一版，2002.1.

[2]王平軍.蘇30型飛機飛機構造.第一版，2001-10.