波音777 飛機飲用水泵故障分析

波音777 飛機件號為8543 的飲用水泵向飛機的水系統提供壓力，供旅客飲用、清洗、廁所沖洗和廚房使用等。飲用水泵故障雖不會影響飛機的安全性和適航性，但卻嚴重影響客艙服務質量。在飛機航線運行和維護過程中，易造成航班的延誤。

1 故障描述

以北京首都機場為運行主基地的某航波音777 機隊，近年來飲用水泵故障頻發，航線更換新水泵后故障雖可排除，但使用短時間后又會因故障而更換。根據可靠性部門的統計，近3 個月內該航波音777 機隊共拆換飲用水泵14 個，該件的平均非計劃拆除時間（MTBUR）為2024h。

查詢該飲用水泵（件號8543）的部件維護手冊（CMM），廠家在手冊中給出的正常使用壽命為連續工作15000h以上，而波音網站上公布的該件全球機隊一年之內的MTBUR 為41123h，平均故障間隔時間（MTBF）為51403h（見圖1），這與該航司777 機隊可靠性統計的數據相差甚遠。

圖1 件號8543的飲用水泵在全球機隊的MTBUR和MTBF數據

2 系統介紹和原理分析

2.1 波音777 飛機飲用水系統

波音777 客機有兩個飲用水泵（777貨機僅安裝一個），為全艙飲用水系統的各個設備提供壓力（見圖2）。兩個飲用水泵的安裝位置均在飛機的散裝貨艙，水泵的出口總管處安裝了兩個單向活門和一個壓力電門。正常情況下，飛機的水系統工作只需一個飲用水泵運轉，每次飛機落地時系統會自動轉換為另一個水泵運轉，兩個飲用水泵交替工作，互為備份。

圖2 波音777客機飲用水系統原理圖

單向活門可以防止系統反流，當壓力電門感受到低壓信號時（小于10psi），水系統控制器將感知到一個錯誤信號，并自動啟用另一個飲用水泵工作。

2.2 件號8543 飲用水泵的工作原理

件號8543 飲用水泵由一個三相電動機和裝有葉輪的蝸殼組成，主要部件由電機殼體（圖3 中的235）中的定子組件（圖3 中的230）和轉子組件（圖3 中的160）以及一個離心葉輪（圖3中的125）組成。

該水泵是一個自循環冷卻裝置。當三相電動機通電時，飲用水泵開始工作，電壓施加到定子繞組上，在電磁作用的驅動下轉子開始旋轉，離心葉輪被轉子組件帶動，將飲用水從泵的進口吸入（圖3 中的藍色箭頭代表水流進口方向），向泵的出口運動（圖3 中的黑色箭頭代表水流出口方向），使出口的水壓增高。葉輪處的安裝螺栓（圖3 中的120）是中空的，而轉子組件也是中空軸，水流可以通過這條通道進入水泵的后端軸承，起到潤滑和冷卻的作用。

3 故障原因分析

車間對多個故障水泵進行分解后發現，進水管的內側和葉輪表面附著有大量水垢，葉輪已經不能自由轉動（見圖4）。轉子和襯套之間因水垢的堆積已完全卡死，這些部件都是旋轉配合件，水垢導致轉子組件卡滯，無法旋轉，水泵不能正常工作（見圖5）。

圖5 水泵分解后轉子組件處的水垢

水垢是由硬水（含鈣、鎂離子較多）加熱后，水中的碳酸根與鈣、鎂等離子相結合，形成不溶于水的碳酸鈣、碳酸鎂等物質，粘附在容器壁上形成的，其導熱性能非常差。北京首都機場地區的水質偏硬，更加速了波音777 機隊飲用水泵中水垢的形成。經調查，首都機場的機上飲用水提供方在幾年前配有水軟化裝置，但近年來因成本原因不再使用水軟化裝置，這也是導致飲用水泵故障率升高的原因之一。

從設計的角度考慮，件號8543 的飲用水泵抗水垢積聚的能力很弱，由于飛機供電后即為水泵的定子線圈（圖3 中的230）通電，長時間的通電造成定子線圈所處的電機殼體（圖3 中的235）溫度升高，而轉子電樞和滑動摩擦的軸承部分的溫度更高，隨著時間的推移葉輪和轉子組件周圍將附著大量的水垢，導致水泵工作異常。

4 解決措施

從故障源頭分析，對飛機飲用水進行軟化，降低水的硬度，提高水質，可以有效降低波音777 飛機件號8543 飲用水泵的故障率。

從工程角度出發，對飲用水泵進行改裝或更換為抗水垢積聚能力強的水泵，也是降低故障率的一種方法。此外，在持續性適航維修方案（CAMP）中加入自編條目，根據航司自身的使用經驗，定時對件號8543 的飲用水泵進行車間分解、水垢清潔及相關維護，也可以降低其故障率。

從實際航線運行角度，由于波音777客機安裝兩個飲用水泵且互為備份，當遇到航前或過站有飲用水泵的突發故障時，可以采取以下方法快速操作：在右5 門乘務員ASP 操作面板上，按下超控OVERRIDE 按鈕，人工轉換至備份的飲用水泵（見圖6）。

圖6 客艙ASP面板上的超控操作按鈕

5 總結

波音777 機隊主運行基地為水質偏硬地區，其件號為8543 的飲用水泵故障率明顯上升。在機隊實際運行維護過程中，可參考本文提出的解決措施來降低飲用水泵的故障率，減少航班延誤，也可參考B777 飛機維護手冊（AMM）程序，對整個飛機飲用水系統進行清潔除垢。但后者成本較高，需要根據實際情況評估后采用。