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关于B-XXXX飞机发电机故障的总结

 依薷书坊 2024-06-21 发布于福建

一、事件描述

B-XXXX过站,飞机推出后,机组反馈右发发电机故障滑回。

二、系统原理

发电机(IDG)是给飞机提供交流电的主要设备,其安装在发动机的附件齿轮箱上,其本质是将机械能转化为电能给飞机上的电器设备使用。正常情况下,左发的IDG产生的电能供给AC BUS 1,右发的IDG产生电能供给AC BUS 2。发电机控制组件(GCU)是发电机的控件管理部件,主要是保证在发电端,使输出的交流电频率和电压满足相应的要求(115V/400HZ)。

1) 电能产生

发动机的附件齿轮箱将机械能传递给IDG的输入轴,输入轴进入IDG后,经过内部的差速器转变成恒速带动永磁体旋转,永磁发电机在其定子侧的三相电枢绕组端产生三相交流电,经整流后供给主励磁机定子侧的励磁绕组作为主励磁机的励磁电流,转子侧主励磁机电枢绕组在同被带动旋转的情况下,便可以感生出三相交流电。该交流电经过旋转整流器整流后变为直流,提供给主发电机转子上的励磁绕组作为主发电机的励磁电流,从而使主发电机定子上的绕组产生电流,详见下图。

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1) 频率的调节

IDG频率调节是由IDG上的伺服活门和GCU上的伺服控制电路控制。调整指令由GCU产生,GCU接收永磁体形成的初级磁场激励产生的未经调制的交流电,与GCU内的震荡晶体管等恒定频率体进行比较后,两者的差值产生一个控制信号给伺服活门,由伺服活门控制IDG内的滑油作为介质作动可变活塞,调整IDG内部的差速机构使IDG的转速保持在24000转/分钟,从而使IDG产生频率恒定的交流电,详见下图。

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3) 电压的调节

主发电机制的输出电压与其励磁电流的大小相关,而主发电机的励磁电流是由交流励磁机的电枢电流经过旋转整流器整流后提供的,该电流的大小除了与电机转速有关外,还与交流励磁机的直流励磁电流大小有关,由于电机转速不可控,因此只能通过调节交流励磁机的励磁电流大小来间接调整主发电机的励磁电流,进而实现不同转速下主发电机输出电压的调节。

在发电过程中,交流励磁机的励磁电流是由前级的永磁发电机电枢电流经整流后得到的,永磁发电机是同步电机,其输出电压(电流)的大小随着转速的不同而变化,

为了能够灵活地调节交流励磁机的励磁电流,在永磁发电机电枢端与交流励磁机定子励磁绕组之间加入了电流调节装置。GCU则是通过控制电流调节装置来对交流励磁电流进行控制,从而使发电机输出稳定的电压,详见上图。

4) IDG的滑油系统
IDG有单独的滑油系统,如下图所示,在IDG的内部包含相应的滑油泵、管路、油滤、旁通活门、集油槽,日常维护中需要定期对IDG的滑油及滑油滤进行更换。在IDG运转时,泵自动工作将滑油供应到各个部件,给其润滑、冷却,同时滑油还作为作动介质来作动调速机构。滑油在经过IDG内部后温度上升,为对IDG中的滑油温度进行调节,在供油管路上连接燃滑油冷却器(FCOC)。初始冷启动阶段,滑油温度低,粘稠度大,为在初始阶段更好的完成润滑工作,当滑油温度小于40℃时,旁通活门打开,使油液无需经过外部冷却管道,直接留在IDG中,完成充分润滑作用;随着滑油温度上升,40-70℃范围内,旁通活门调节开度大小,精细化控制滑油的温度管理;70-105℃是IDG的正常工作范围,温度继续上升到142℃时,咨询信息出现。

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5) IDG的机械脱开保护

IDG安装在发动机的附件齿轮箱上,其轴入轴与齿轮箱的连接处安装有一套脱开装置,当IDG出现故障时,如过热或不正常的滑油压力,驾驶舱头顶面板上的IDG故障灯点亮,机组人员可以通过按压驾驶舱中的脱开按钮,来使IDG的输入轴与附件齿轮箱的转动机构机械脱开。当IDG过热FAULT,机组未采取人工脱开,当滑油温度继续上升到200℃时,脱开装置会自动作用,从而IDG的输入轴与齿轮箱脱开,详见下图。

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三、对运行的影响

1) 对飞机电源供应方面:A32飞机安装有2个IDG(左右发动机各一个)、1个APU发电机,在运行时三者都可以给飞机提供交流电。左右发动机上的IDG为两套独立的系统,互为备份,当一侧的IDG出现故障后,在APU未启用的情况下,另一侧的IDG会自动给整机进行供电。

2) 对发动机运转方面:IDG的滑油系统独立于发动机的滑油系统,在物理上与发动机的滑油系统隔离, 当IDG因滑油系统故障时不会影响到发动机的滑油系统。当发动机内部转动部件或电子部件故障时,驾驶舱会有故障指示灯,机组人员可以人工按压脱开按钮,将IDG的输入轴与附件齿轮箱机械脱开。

3) 对飞机运行的影响:经查看MEL 24-22-01A,如下图所示,单侧IDG故障脱开时,在确认不执行ETOPS运行、飞行高度限制到33500 FT、另一侧IDG和APU发电机正常等的情况下可以放行。保留IDG放行,在飞行准备前机组接通APU发电机,隔离厨房的供电,在发动机启动好后需对飞机汇流条的供电情况进行检查。飞行期间对不工作IDG侧的大翼油箱油温进行监控。

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四、原因分析

在本次事件发生前例行检查未报告有IDG不正常的情况,AIRMAN也未监控到IDG故障的信息。对出现本次事件前的航段译码,检查B-XXXX左发IDG的电压、频率、进口滑油温度都在正常操作的范围值内。但经对比B-XXXX左发IDG故障前一航段的输出频率与另一架飞机的左和右侧IDG输出频率,B-XXXX左侧IDG的输出频率波动较大,呈现了明显的高低起伏状态,详见下图。判断IDG内部的调速装置或其调速控制装置故障。

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机组反馈左发发电机故障时,AIRNA监控有ELEC GEN 1 FAULT警告信息,SDAC2: NO DATA FROM GCU1故障信息,读取GCU1的TSD数据时,GCU1无法进入,GCU2 可正常进入。复位GCU1和GCU2跳开关后,GCU1可以读取TSD数据,TSD数据为: IDG1 (E1-4000XU) RECONFIG 和IDG 1(E1-4000XU)/GCU1 (1XU1) 。沟通机组双发试车,故障依旧。执行GAPCU测试有GAPCU TEST FAILED和GCU1 COMMS FAILED,断电重启后,GAPCU测试通过。根据IDG1 (E1-4000XU) RECONFIG 的故障信息查询到关联的TSM 24-21-00-840-A 。如下图所示,故障原因指向IDG本体,后续AOG更换IDG和GCU后试车测试正常。判断原因为IDG本体故障导致,GCU为预防性更换,具体原因需等后续IDG和GCU送修后才能明确。

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五、部件可靠性情况

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机队当前安装有2种IDG件号:772292 和170609。2种件号的IDG分别对应着V2500、CFM56发动机,不可互换。机队部件可靠性统计如下:

772292:20年至今仅非计划拆换1ea(由于IDG漏油),有4ea是在2019年进行拆换;1706903: 2020年至今没有非计划拆换,自运行以来机队飞机共计拆换3个,都集中在2019年。对于2019年拆换的IDG,前期调查为加油车污染导致,已更换为非存油的加油工具,更换后未出现IDG集中故障的情况。查询世界机队MTBUR=17904FH,GMTBUR=15000。

六、已有措施和执行情况

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七、其他补充

1)IDG与安装在发动机附件齿轮箱上的众多部件类似,机械能输入是从附件齿轮箱来的旋转输入轴,在IDG输入轴的连接处安装有脱开装置,当IDG出现故障时可以人工操作将IDG的转轴与附件齿轮箱脱开,其次IDG的滑油系统独立于发动机的滑油系统,因此IDG故障不会影响到发动机的运行。

2)经对机队IDG状态梳理如下,当前有10台IDG未进行过拆换为原始装机件,其余10台都进行近拆换。当前不存在2台高寿或性能不好的IDG同时安装在1架飞机上,详细情况见下表:

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八、结论及后续措施

初步判断原因为IDG内部的调速装置故障,在X月XX日发动机启动时,IDG无法调节输出符合要求的电源参数,导致出现IDG故障。已将B-XXXX拆下的件(IDG、GCU)送修,具体原因需等待部件返厂送修后才能确定。

为提升运行品质,进行前瞻性维护,拟采取如下措施:,

1. IDG输出电压、频率和进口滑油温度能一定程序上反映出IDG的性能。故后续拟通过译码数据对IDG的性能参数进行监控。当发现异常趋势时,通知下发方案进行检查或更换部件。

2. 对机队IDG状态进行评估,避免出现2台高寿且性能不好的IDG同时安装在一架飞机上。

3. 严控IDG放行,对于主基地出港航班原则上不允许保留IDG放行,过站出现IDG故障保留放行时,需按决策审批程序执行。

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