v2500发动机性能监控典型故障分析(8).doc

V2500 发动机性能监控几起典型故障分析Analysis for Typical V2500 Engines’ EHM Faults南航沈阳飞机维修基地 史秀宇 110169摘 要 发动机性能状态监控是保证飞行安全的重要手段本文通过对多起 V2500 发动机性能监控典型故障的描述和分析，对 V2500 发动机性能监控常发故障进行总结另外，本文同时提出了利用 ACARS 巡航报告 ECW1 代码对发动机有关系统部件的工作状态进行判断分析的一种新方法关键词 V2500 发动机 性能监控 巡航报告 分析现代民用航空飞机发动机的使用维护以视情维护为主，而发动机性能状态监控又是视情维护的重要组成部分本文列举了在实际工作中遇到的 V2500 发动机性能状态趋势变化的不同形式，并结合具体事例进行分析和总结目前南航沈阳飞机维修基地针对 MD90 及 A320 系列飞机所装 V2500 系列发动机是采用普惠公司开发的 Engine Health Monitoring （简称 EHM）软件对发动机巡航数据进行比较分析系统需要的飞机参数有气压高度（ALT）、马赫数（MN）和总温（TAT）等，需要的发动机参数有发动机压力比（EPR）、排气温度（EGT）、燃油流量（WF）、低压转速（N1）和高压转速（N2）等。

EHM 软件将每天录入的实际发动机性能参数与相同条件下系统内的标准值进行比较，得出主要性能参数的差值，即发动机性能参数值 DEGT、DWF、DN1 和 DN2，同时根据这些差值形成各种短期及长期对应的性能变化趋势报告图通过对发动机性能变化趋势进行分析，不仅可以了解发动机的性能状况，而且还可以判断一些与发动机相关联的系统故障，比如指示系统故障、放气系统故障等以下结合实例对常见性能值趋势变化进行分析一、飞机指示系统故障2006 年 12 月 29 日，EHM 趋势报告显示 B-6270 飞机（机型为 A321）双发巡航参数偏移，即：DEGT、DWF、DN1、DN2 突然上升根据趋势变化规律分析，最先考虑是由于总温（TAT）指示出现偏差经检查并更换右 TAT 探头，后续数据恢复正常 当双发全部性能值同时变化时，应首先考虑双发共用参数，即飞机指示参数（ALT、MN、TAT）是否有误差气压高度（ALT）和马赫数（MN）误差主要影响双发燃油流量差值（DWF），TAT 误差影响双发所有性能参数TAT 指示每偏高 5℃，双发DEGT 下降 19℃，DN1 和 DN2 均下降 1％，DWF 下降 1.6％左右。

相反，TAT 指示每偏低5℃，双发所有性能值会以同比幅度上升二、发动机 EPR 指示系统故障2007 年 5 月 30 日，EHM 趋势报告显示 B-2288 飞机左发 V11552(机型为 V2533－A5) DEGT、DWF、DN1、DN2 突然上升，同时起飞裕度下降 4℃如下图所示根据趋势变化规律分析，首先考虑是由于 EPR 指示出现偏低故障，表明 P2 感压管路发生堵塞或 P49 感压管路出现漏气工程师立即下发非例行工作检查单对飞机 EPR指示系统进行检查，发现 P49 感压管出现断裂，经更换后数据恢复正常EPR 指示偏差仅会影响单台发动机性能参数对于 V2500 发动机来说，EEC 通过设定并感受 EPR 值实际的变化来调节燃油供给从而对发动机进行功率控制EPR 是发动机排气压力（P49）与发动机进气压力（P2）的比值（EPR=P49/P2）当 P2 或 P49 感压管路出现故障时，会造成 EPR 指示误差在上面事例中，由于 P49 感压管漏气导致P49 减小，使 EPR 产生少指误差EPR 每平均少指 0.02，DEGT 上升 5℃，DWF 上升3.5％，DN1 上升 1％，DN2 上升 0.4％; 反之，EPR 每多指 0.02，各性能参数差值会以同比幅度下降。

根据趋势图偏移的方向可以判断 EPR 是多指误差还是少指误差，从而进一步判断故障的具体发生部位及情况三、发动机放气系统故障2006 年 6 月 21 日，EHM 趋势报告显示 B-6018 飞机左发 V11654 巡航参数突升，具体变化如下图所示：经检查，7A 级放气活门电磁阀故障V2500 发动机高压压气机放气系统是为了提高发动机起动性能，增加发动机工作的稳定性，防止发动机在非设计状态时出现喘振而设计的它包括三个 7 级和一个 10级放气活门，由 EEC 通过电磁阀控制在起动以及减速、反推等瞬态变化时将活门打开将部分高压空气释放至外涵道，使高压压气机前后之间空气互相匹配以达到防喘目的该故障是由于 7A 放气电磁阀故障使 7A 放气活门在巡航稳态工作时不能正常关闭，从而导致发动机功率损失，造成发动机性能参数突变四、空调引气故障2007 年 2 月 26 日和 27 日，EHM 趋势报告显示 B-6205 飞机左发 V11989 各巡航参数升高，具体变化值为：DEGT＝+10℃;DWF=+1%;DN2=+0.2%；起飞 EGT 裕度下降 4℃经查阅起飞、巡航报告显示左侧 PACK FLOW 指示值为 0，如下图所示:而该飞机在地面经操作测试，左发向空调引气实际有工作气流。

由此判断为左左发 PACK FLOW 指示值为0 kg/s; 右发 PACK FLOW指示值为 53 kg/sPACK 流量传感器感压管路故障经检查发现，左 PACK 流量传感器感压管路接头漏气更换传感器并重新紧固管路后数据恢复正常EHM 软件的设计会考虑相关影响发动机性能参数变化的工作系统如空调引气系统的工作状态，经过科学计算与计算机模型标准值进行比较，从而得出主要性能参数的差值本例中发动机实际工作并未出现任何异常，且相应空调系统实际引气正常，但EHM 软件根据 PACK 流量 传感器提供的左发向空调系统无引气的错误指示信号计算得出了错误的性能参数差值，从而得出了类似于发动机性能衰减的错误表象五、可利用 ACARS 巡航报告 ECW1 进行判断的一些故障现象在利用 EHM 软件进行发动机性能监控的同时，ACARS 巡航报告对于发动机性能监控分析来说也是一个非常有用的工具，如前面提到的空调引气、TAT 指示等问题，均可通过查看 ACARS 巡航报告来判断是否异常ACARS 巡航报告还有一个非常重要的参数，对于我们的发动机性能监控有着非同一般的指导意义，即 ECW1 （16 进制）代码通过查看 ECW1 代码,可以清楚地了解在巡航报告产生当时发动机的 7、10 级放气活门工作情况；以及 2.5 级放气活门， 左、右大气数据计算机（ADC）工作是否异常等。

相应详细介绍可查询 A319/321 AMM 手册第 31-37-73 章，节选内容如表 1 所示：表 1 ECW1 代码含义表1.通过 ECW1 确认 7 级活门原因导致的 EHM 性能偏移通过近一年多的观察，A320系列（尤其是A319）飞机发动机性能监控会经常出现某一天发动机EHM性能趋势突然偏移然后又恢复正常的现象，规律多为：DEGT＝+25℃; DWF=+3%; DN2=+1%初期出现时我们曾做了大量的排故工作,如检查7、10级放气系统，更换EEC等均未发现导致异常的原因总结ACARS巡航报告发现这些数据异常点的ECW1代码均为“03504”，而正常报告为“03D04”将ECW1代码中有差异的第三位16进制数字转化为2进制代码对应查询AMM手册如表1所示: Bit 22 = 0,即“7th Bleed #2 Solenoid Opened”，也就是说，在出现上述发动机EHM性能趋势偏移时，7A放气活门正处于打开状态正常情况下，发动机所有放气活门除在在起动时全开外，在起飞、爬升、稳定巡航状态时是处于关闭状态的然而，当飞机在巡航飞行时处于以下几种特定状态：如低高度、低功率、慢车、特定状态空调引气等会使 EEC 控制放气电磁阀导致活门打开。

所以这几种状态导致的发动机性能参数 EHM 趋势偏移应视为正常工作状态下的偏移2. 通过ECW1确认10级活门工作状态如表1所示，对于ECW1代码中第二位16进制数字而言，转化为四个2进制代码后最末一位即表1中Bits 23=1时表示10级放气活门关闭，也就是说只要ECW1代码中第二位16进制数字为奇数则表明10级放气活门关闭，偶数则表示活门打开正常ACARS巡航报告中此代码多为“3”3. 通过ECW1确认其它部件工作状态2007年8月29日，B-6205飞机ACARS巡航报告ECW1显示为“0BD04”，将16进制转化为2进制代码对应查询AMM手册如表1知：Bits 25和26均为1，表示为“Left ADC Link Failed”“Right ADC Link Failed”,即左、右大气数据计算机连接故障航后检查发现CFDS记录“ADM2（19FP2）”信息,经排故后恢复正常由于 ACARS 巡航报告是实时传送给地面的，所以利用 ACARS 巡航报告作为发动机性能状态监控的一个补充工具，明确有关系统部件的工作状态，对于及时发现并判断发动机系统的故障现象，节省排故时间从而节约维护成本是非常有帮助的。

结论发动机及其相关系统的工作是非常复杂的每一个性能参数的变化可能就隐含着其它系统或部件的工作异常现象仅仅凭借 EHM 提供的参数分析规律图表（又称指形图）对发动机参数异常进行诊断是远远不够的，也是非常片面的，例如常见的发动机放气系统故障就与 EPR 指示故障及低压压气机衰减有着非常类似的 EHM 趋势变化指征作为发动机性能工程师，我们应擦亮眼睛，注意一切细节，认真分析发动机各系统的工作原理，了解其工作的相互关系; 同时注意收集如发动机的水洗、EGT 热电偶的更换等各种可能影响发动机性能参数的维护信息EHM 趋势图表分析提供了一个故障早期预警及诊断的工具，如果我们能够利用一切可用信息去补充和完善它，必将会使它为保障飞行安全、降低维护成本真正地发挥出强大的力量。