某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度超限故障分析

某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度超限故障分析

張蕊李旺摘要：本文介紹了某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度超限故障現(xiàn)象，根據(jù)滑油系統(tǒng)工作流程，建立滑油溫度超限故障樹。對(duì)滑油溫度超限原因進(jìn)行逐層剖析，并結(jié)合分解檢查和試驗(yàn)手段對(duì)滑油溫度超限展開詳細(xì)的分析，最終查明滑油溫度超限的原因?yàn)榛拖鋬?nèi)存在異物。針對(duì)故障原因，采取了相應(yīng)的糾正措施，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，排除了故障。Key：發(fā)動(dòng)機(jī);滑油溫度超限;故障分析：V263.6：A：1671-2064（2019）13-0045-020引言某型發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)使用過程中，滑油溫度超溫穩(wěn)態(tài)達(dá)到134℃。本文介紹了該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高的故障現(xiàn)象，根據(jù)滑油系統(tǒng)工作流程，建立滑油溫度高故障樹，結(jié)合分解檢查、串裝試驗(yàn)對(duì)滑油溫度高展開了詳細(xì)的分析，最終查明滑油溫度高的原因，并制定糾正措施，保證外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。1問題描述發(fā)動(dòng)機(jī)在外場(chǎng)使用時(shí)，滑油溫度超溫，穩(wěn)態(tài)溫度達(dá)到134℃，已超過發(fā)動(dòng)機(jī)使用限制值，飛行員迅速返航，本次飛行共約22分鐘，檢查滑油油面，發(fā)現(xiàn)滑油量減少了約1L。2外場(chǎng)檢查情況外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)進(jìn)行了檢查，檢查情況為：尾噴管、流道內(nèi)無滑油，放氣活門無油跡，鼓風(fēng)機(jī)處無漏油，磁性屑末檢測(cè)信號(hào)器無金屬屑，滑油濾機(jī)械指示器未彈出。檢查進(jìn)氣機(jī)匣腔（A腔）、燃?xì)鉁u輪軸承腔（B腔）、動(dòng)力渦輪軸承腔（C腔）回油濾網(wǎng)，A、C腔回油濾網(wǎng)無異常，B腔回油濾網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)少量碳渣及一個(gè)長(zhǎng)約4mm的小彈簧。3故障分析3.1故障樹分析發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)滑油具體流程為：由滑油箱→增壓泵→滑油濾→各潤(rùn)滑部位→回油泵→燃滑油散熱器→空氣滑油散熱器→滑油箱[1]。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高，建立故障樹，具體見圖1。主要從數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)、散熱系統(tǒng)故障、滑油供油不足、回油不足、軸承腔回油溫度高等五個(gè)方面查找故障原因。3.2排故工作及分析返廠后，為排除B腔回油濾網(wǎng)內(nèi)彈簧對(duì)系統(tǒng)滑油溫度的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)分解至承力機(jī)匣，對(duì)B腔（燃?xì)鉁u輪軸承腔）、C腔（動(dòng)力渦輪軸承腔）碳石墨進(jìn)行分解檢查，發(fā)現(xiàn)后端導(dǎo)流板表面及動(dòng)力渦輪一級(jí)盤前端面有較多滑油燒焦的積碳粘附物，但無明顯的滑油泄漏痕跡;承力機(jī)匣上碳密封環(huán)的密封面有一缺口;分解碳密封環(huán)組件，碳密封環(huán)組件的1處壓縮彈簧安裝孔內(nèi)無壓縮彈簧;其它外觀檢查未見異常。發(fā)動(dòng)機(jī)原樣復(fù)裝，在車臺(tái)進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)，滑油壓力正常，滑油溫度最高至85℃，發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)滑油溫度超限故障未復(fù)現(xiàn)，但均比其它發(fā)動(dòng)機(jī)出廠是的滑油溫度高約20℃。為進(jìn)一步排查滑油溫度高問題，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果：（1）對(duì)增壓級(jí)吸油管、回油管路通暢情況檢查，無異常;（2）供、回油管路無裂紋;（3）對(duì)滑油泵性能進(jìn)行檢查，性能滿足要求;（4）對(duì)燃滑油散熱器進(jìn)行打壓檢查，無異常;（5）對(duì)空氣散熱器排氣風(fēng)道進(jìn)行檢查，無異常;（6）電子控制器、滑油溫度傳感器、電纜返廠進(jìn)行檢查，均無異常;（7）對(duì)各滑油噴嘴進(jìn)行流量、流向試驗(yàn)，均無異常。根據(jù)上檢查結(jié)果可判定滑油溫度高與增壓級(jí)管路、回油管路、燃滑油散熱器、空氣滑油散熱器、數(shù)據(jù)采集、滑油泵、流量偏小相關(guān)的底事件可排除。為分析碳石墨裝置缺口、B腔濾網(wǎng)內(nèi)存在彈簧對(duì)滑油溫度的影響，更換碳石墨密封裝置進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)，并對(duì)A腔、B腔、C腔回油溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，滑油供油溫度仍偏高，但低于出廠限制值，因此碳石墨裝置位置存在較小缺口、B腔回油濾網(wǎng)內(nèi)彈簧對(duì)滑油溫度的影響較小;各腔回油溫度正常，各軸承腔溫升與科研發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，因此軸承腔內(nèi)的摩擦副無明顯異常、無大量封嚴(yán)氣泄漏至軸承腔。為排查附加傳動(dòng)單元體內(nèi)摩擦副的影響，串裝其它發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)單元體試驗(yàn)，起飛狀態(tài)滑油溫度為86℃，仍偏高，但低于出廠限制值（95℃），因此附件傳動(dòng)單元體內(nèi)的摩擦副正常。因外場(chǎng)故障未復(fù)現(xiàn)，滑油溫度在可接受范圍內(nèi)，復(fù)裝發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)單元體，更換燃滑油散熱器、空氣散熱器，發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備交付，出廠試驗(yàn)時(shí)，滑油溫度達(dá)到（120～130）℃，外場(chǎng)故障復(fù)現(xiàn)。經(jīng)分析，滑油溫度高可能與發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔內(nèi)部油路堵塞有關(guān)，用內(nèi)窺鏡對(duì)進(jìn)氣機(jī)匣A腔前、A后回油管路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)A前回油管交接處有一積瘤，擋住管徑1/3面積，為驗(yàn)證積瘤的影響，將該進(jìn)氣機(jī)匣串到其它發(fā)動(dòng)機(jī)上試驗(yàn)，滑油溫度正常（60～70）℃，說明進(jìn)氣機(jī)匣A腔前回油管存在積瘤對(duì)滑油溫度高沒有直接關(guān)聯(lián)。交付試車時(shí)，試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)燃滑油散熱器旁通管路的壁溫較高，復(fù)查試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)試車時(shí)間越長(zhǎng)，滑油溫度越高，且工作狀態(tài)與滑油溫度無對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)分析，滑油溫度高可能與燃滑油散熱器旁通活門打開，滑油未經(jīng)散熱器直接至滑油箱有關(guān)，隨著試車時(shí)間的增加，溫度會(huì)逐漸升高。在車臺(tái)更換滑油箱進(jìn)行試驗(yàn)，起飛狀態(tài)滑油降低至73℃，滑油溫度高的問題排除。采用內(nèi)窺鏡對(duì)滑油箱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)滑油箱腔內(nèi)從后往前看左邊隔板上有金屬切屑，油紙完全堵住發(fā)動(dòng)機(jī)總回油口，見圖2。3.3故障機(jī)理分析根據(jù)上述分析，滑油箱內(nèi)有多余物，造成回油不暢，回油壓力升高，當(dāng)回油壓力升高到0.15MPa時(shí)燃滑油散熱器旁通活門打開，部分滑油未通過空氣散熱器和燃滑油散熱器直接流回滑油箱造成滑油溫度高。發(fā)動(dòng)機(jī)出廠試驗(yàn)以及外場(chǎng)使用過程中，油紙?jiān)诨拖涓舭迳?，未完全堵塞回油口，滑油系統(tǒng)工作正常，直至故障發(fā)生當(dāng)天，在發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)狀態(tài)時(shí)，油紙幾乎完全堵塞總回油口，總回油路油壓快速上升，并達(dá)到燃滑油散熱器旁通活門的開啟壓力，使得大量高溫滑油不經(jīng)過散熱器散熱直接通過旁通管路回至滑油箱;其次，總回油路油壓高造成各級(jí)回油泵回油能力下降，A腔內(nèi)的滑油在軸承腔留存，未能及時(shí)抽回到滑油箱。A腔內(nèi)滯留的滑油被高速軸承攪拌后造成大量攪拌熱，使得滑油溫度進(jìn)一步升高。3.4滑油箱內(nèi)多余物來源分析經(jīng)復(fù)查，滑油箱內(nèi)存在多余物是因?yàn)榱慵庸み^程中按臨時(shí)資料內(nèi)腔未進(jìn)行灌蠟保護(hù)，加工產(chǎn)生的鋁屑可隨切削液進(jìn)入內(nèi)腔，同時(shí)為防止零件加工時(shí)多余物進(jìn)入到滑油箱內(nèi)，操作人員使用油紙堵住回油口進(jìn)行保護(hù)，油紙是加工過程中操作人員疏忽掉入滑油箱內(nèi)部，后續(xù)沖洗、清洗時(shí)由于多余物卡在油箱拐角處未能沖出，檢驗(yàn)工序未發(fā)現(xiàn)內(nèi)腔中存在多余物，致使滯留有多余物的滑油箱進(jìn)入裝配。4故障定位該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高是由于滑油箱內(nèi)有多余物，造成回油口堵塞，導(dǎo)致回油不暢，回油壓力升高后，燃滑油散熱器旁通活門打開，大部分滑油未通過空氣散熱器和燃滑油散熱器直接流回滑油箱所致。5糾正措施為保證之后滑油箱內(nèi)不帶著多余物進(jìn)入裝配，制定糾正措施如下：（1）細(xì)化滑油箱工藝規(guī)程，明確檢驗(yàn)工序使用內(nèi)窺鏡檢查內(nèi)腔多余物;明確從哪幾孔進(jìn)入內(nèi)腔檢查，著重關(guān)注部位等;（2）完善承力機(jī)匣部件的裝配工藝，確保碳密封環(huán)組件正確裝配到位。6結(jié)語本文采用故障樹分析，并結(jié)合分解檢查與試驗(yàn)分析的方法，對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高故障進(jìn)行逐一排查，查明了發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度高的原因，通過試驗(yàn)驗(yàn)證排除了故障，同時(shí)制定了糾正措施，保證該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)避免類似問題發(fā)生。Reference[1]《航空發(fā)動(dòng)機(jī)手冊(cè)》總編委會(huì).航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第12冊(cè)）：傳動(dòng)及