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山西快乐十分彩票控一:紅外測溫儀檢測飛機系統故障的方法

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發布人:民航資源網   瀏覽   次【字號 】 發布時間:2012年9月14日 打印本頁
一、紅外輻射測溫儀的原理和應用簡介

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  從理論上講,自然界中任何物體溫度高于絕對零度0 K(-273.16℃),都會在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。該物體紅外輻射能量的大小,主要取決于其表面溫度的高低,因此,通過檢測某物體輻射的紅外能量,便能準確地測定它的表面溫度。

  紅外測溫儀主要由光學成像掃描系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。工作原理如下:光學成像掃描系統可將視場內目標物體紅外輻射能量進行匯集,經聚焦后的紅外輻射能量落在光電探測器上并被轉變成電信號,該電信號經過放大器和信號處理電路,并經過一系列信號運算處理和發射率校正后,即可顯示被測目標的溫度值。

圖1:紅外測溫儀原理框圖

  1、常用的紅外輻射測溫儀有兩種

 ?。?)單色測溫儀:單色測溫儀與波段內的輻射量成比例。

 ?。?)雙色測溫儀:雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。

  2、紅外線測溫儀通常的用途

 ?。?)可快速檢測人體表面溫度的紅外線測溫儀。

 ?。?)可快速檢測工業儀器、設施、設備表面溫度的紅外測溫儀。

 ?。?)可快速檢測遠距離外各種動物體表溫度的紅外測溫儀。

  3、紅外測溫儀的優點

 ?。?)便捷:可快速測量溫度,可以讀取所有連接點的溫度,另外紅外測溫儀堅實、輕巧、便于攜帶。

 ?。?)精確:通常精度都是1℃以內,可快速準確地探測出溫度的微小變化。

 ?。?)安全:能夠安全地非接觸地讀取難以接近的或不可到達的目標溫度,可以在儀器允許的范圍內讀取目標溫度。

  4、使用紅外測溫儀注意事項

 ?。?)紅外測溫儀只能測量物體表面溫度,不能測量物體內部溫度。

 ?。?)不能透過石英玻璃進行測溫,玻璃有很特殊的反射和透過特性。對于表面光亮的或拋光的金屬物體,如不銹鋼、鋁等,測量精度也不準確。

 ?。?)要盡量縮短測量距離,防止信號衰減。測溫儀直接瞄準目標,然后對目標上下掃描,直至確定熱點。

 ?。?)避免蒸汽、塵土、煙霧等環境因素對測溫儀光學系統造成影響,降低測量精度。

 ?。?)注意消除環境溫度影響,如果測溫儀突然暴露在環境溫差為20℃或更高的情況下,允許儀器在20分鐘內調節到新的環境溫度。

  二、飛機發動機/APU引氣管路滲漏故障的檢測

  飛機的發動機或者APU引氣可用于空調系統、除防冰系統、真空馬桶以及液壓油箱增壓等,一般而言,用于空調組件的引氣壓力可達到40PSI左右,溫度也可以達到260℃左右,如果引氣管路發生滲漏的情況,這種高溫高壓引氣會對其周圍的部件和區域造成破壞,危險性很大。

  下面以E145飛機發動機引氣管路滲漏故障為例,介紹使用紅外測溫儀檢查引氣管路滲漏的工作方法。

  1、故障報告

  飛機在空中或者地面上時,當接通空調組件工作一段時間后,在飛機中央儀表盤的CAS區(Crew Advisory System)出現1#或2#引氣滲漏(BLEED 1/2 LEAK)的故障信息。這種故障是145飛機的多發故障,在天氣炎熱氣候下出現的相當頻繁。

  2、排故過程

  在本公司E145飛機運行的前幾年里,對于BLEED 1/2 LEAK的故障,機務人員主要根據FIM(Fault Isolation Manual)進行故障隔離,FIM提供的主要排故步驟如下:

 ?。?)按照AMM手冊進行引氣系統操作測試程序,接通外部高壓氮氣對管路的密封性進行檢測,以驗證故障現象,判斷故障是否間歇性出現。這個測試需要比較復雜的設備,花費時間也很長,必須在主維修基地才能完成。

 ?。?)使用熱風槍和溫度計對所有的管路接口區域的超溫探測電門進行檢查,操作方式如下圖。E145飛機左側發動機引氣管路上有17個超溫探測電門,右側發動機引氣管路上有14個超溫探測電門,逐一對所有的電門進行檢測,檢查范圍大,需較長時間停場排故,工作難度很高,準確性也很差。

圖2:使用熱風槍和熱敏溫度計檢測超溫電門

 

 ?。?)如果沒有發現超溫電門的問題,再對相關的線路狀況進行檢查,這個檢查主要依靠三用表進行,這個工作很復雜,通過量線的實際排故效果很差。

 ?。?)在完成以上的檢測工作后,對各段引氣管路接口進行滲漏檢查。在初期排故時,需要發動機運轉并接通空調組件引氣,主要依靠目視檢查和手感等常規方式查找漏氣點,由于泄露的引氣溫度很高,有時可以達到150℃以上,存在相當大的危險性。另外,對于超溫電門的臨界溫度91℃左右,使用目視或者手感的方式,缺乏準確性。最后在采用紅外測溫儀進行溫度檢測后,才徹底解決這個問題。

  在初期的排故中,完全參照FIM手冊進行故障隔離,注意力容易被引導至管路功能測試、超溫電門和線路檢測等工作上,不僅需要投入大量的費用和人力,造成飛機長時間停場,而且基本上都不能一次性徹底排除故障,致使這個故障多次重復出現。經過認真總結和分析后,我們對排故步驟進行適當的調整,并結合使用紅外測溫儀來測量管路接頭處漏氣溫度的方法,取得良好的效果,主要操作步驟的調整情況如下:

 ?。?)首先進行故障模擬和檢查,只需要使用APU引氣,在空調組件通氣十分鐘以后即可對管接頭進行溫度檢測。

 ?。?)然后用紅外測溫儀對相應的引氣管路接頭,逐個進行溫度檢測;

 ?。?)如沒有檢測到引氣滲漏,再依次進行探測電門和線路的故障隔離;

圖3:使用紅外測溫儀檢查管路接口區域溫度

 

  經過許多次排故驗證,使用紅外測溫儀檢測管路接頭的溫度,可以安全、快速、準確地檢測管路接口是否存在超溫的情況,既節省大量的人力和停場時間,又可提高檢測漏氣點的準確性,達到100%。

  3、故障分析

  E145飛機發動機和APU安裝在飛機尾部,左、右空調系統組件安裝在機身中部,左、右兩空調組件引氣管路是一段很長的管路,分別由十幾段各種形狀的管路連接而成。

圖4:引氣管路分布圖

 

  大部分的管路接口里安裝2個橡膠封圈(少部分接口使用金屬卡箍),起封嚴密封的作用,用于防止引氣滲漏。在高溫高壓引氣的作用下,加上不規范施工因素的不良影響,這種封圈很容易扭曲變形,造成引氣滲漏的情況,而這種滲漏沒有得到及時的排除,長期下來會造成該接頭的封圈被高溫高壓引氣吹斷的情況,導致引氣嚴重泄漏。

圖5:封圈損壞圖片

 

  在每個管路接口旁邊都安裝有一個熱電偶式超溫探測電門,當溫度達到觸發門檻值91±3℃,超溫電門接通,這時探測系統就會發出BLEED 1/2 LEAK的信息。當溫度下降到79±3℃時,超溫電門斷開,滲漏信息消失。

圖6:引氣滲漏探測電門

 

  排除BLEED 1/2 LEAK故障的關鍵在于快速準確地判斷引氣滲漏點,引氣管路安裝在地板下,周圍環境密閉,空氣流動性不好,只要發生引氣滲漏,不管引氣滲漏程度是多少,均可造成管路接口區域溫度有一定程度上升。一般的紅外測溫儀測量精度達到1℃,可以準確地檢測出引氣滲漏點的溫度變化情況,通過對臨近接口的溫度數據對比,即可容易地查找到滲漏點。

  另外,紅外測溫儀易于攜帶,操作步驟簡單易懂,使用方便,無須其他輔助設備,可快速地接近和檢測目標物體,節省大量時間和人力,因此是一種安全、有效的檢查方法。

  對于BLEED 1/2 LEAK的排故問題,在FIM里提供相應的排故步驟,在AMM(Aircraft Maintenance Manual )等手冊里也提供使用紅外測溫儀檢查漏氣點的方法,但是由于實際步驟是先難后易,且容易將注意力引導故障可能性較低的超溫電門和線路檢測上,可操作性不強。

  4、引氣管路漏氣故障預防性檢測方法的研究

  在E145飛機MP(Maintenance Plan)沒有針對引氣管路漏氣的定期檢查項目,由于缺乏主動的預防性維修工作,只有出現BLEED 1/2 LEAK故障時才實施排故工作,處于被動排故的狀況下,直接導致E145飛機不正常航班增多,降低了機隊整體可靠性。

  為了提高引氣管路系統的可靠性,提前發現滲漏故障點,減少故障報告率和不正常航班率,通過認真分析和研究,結合紅外測溫儀檢測引氣滲漏點的檢查方法,制定了合理的檢查間隔和檢查標準,利用做定檢工作的期間,進行預防性維修工作,提前檢測出引氣管路的滲漏點,以有效地降低此故障的發生率。

  預防性維修工作有兩個關鍵點:一是確定合適的檢查間隔,二是確定滲漏點的標準溫度值。利用飛機C檢對兩條引氣管路各個接口的溫度數據進行取樣,同時拆下相應的封圈狀況進行檢查,然后更換新封圈,其中一組數據如下:

序號 接近區域 封嚴更換前溫度℃ 封嚴的狀況 封嚴更換后溫度℃
1 195AL 111 1個完好,1個輕微漏氣痕跡 74
2 194AR 107 1個完好,1個輕微漏氣痕跡 91
3 195CL 104 2個均完好 70
4 194CR 85 2個均完好 92
5 193AL 93 2個均完好 72
6 193AL 113 1個斷裂,1個完好 65
7 193AL 82 2個均完好 83
8 193AL 88 2個均完好 67
9 193LL 91 1個斷裂,1個2處扭曲 79
10 193LL 97 2個均完好 82
11 261BF 86 2個均完好 89
12 261BF 76 1個完好,1個1處輕微扭曲 88
13 271AF 107 2個均完好 87
14 271AF 107 2個均完好 87
15 271BF 121 1個完好,1個漏氣痕跡明顯 86
16 271BF 97 1個完好,1個1處輕微扭曲 84
17 271CLW 104 2個均完好 62
18 N/A N/A N/A N/A
19 N/A N/A N/A N/A
20 272DRW 137 2個均斷裂 62
21 N/A N/A N/A N/A
22 N/A N/A N/A N/A
23 273DR 146 1個完好,1個2處扭曲 88
24 N/A N/A N/A N/A
25 272DR 97 1個完好,1個2處扭曲 96
26 272DR 95 2個均完好 91
27 272DR 69 2個均完好 55
28 272DR 137 1個完好,1個2處扭曲 73
29 312AR 70 2個均完好 90
30 N/A N/A N/A N/A
31 312AR 93 1個完好,1個1處輕微扭曲 87
32 312AR 85 2個均完好 83
N/A:此接頭沒有安裝橡膠封圈

表1:引氣管路接頭溫度測量數據

 

  在一般情況下,更換新封圈之后,大部分引氣管路接頭區域的實測溫度有明顯的下降,尤其封圈出現損壞的地方,但少數接口的溫度不降反升,這種情況基本上是施工安裝不好造成的,經過重新調整安裝,溫度亦有相應的下降。

  超溫電門的觸發門檻值91±3℃,當溫度下降到79±3℃時,超溫電門恢復正常。經過充分的評估,將接口溫度的標準值定為86℃,如果檢測時高于86℃,則需要分解管路接頭并更換封圈,然后進行復查,對超過86℃的接頭重新分解和安裝,直至溫度低于86℃。

  經過統計,采取這種預防性維修工作后,既可以有效減少BLEED 1/2 LEAK的故障發生率,又可以減少不必要的更換封圈,降低維修成本。

  三、使用紅外測溫儀進行液壓系統故障檢測

  飛機液壓系統是由發動機驅動泵(EDP)或者電動馬達驅動泵(EMDP)驅動的,EDP或EMDP在正常工作時會產生較大的熱量,這些熱量會隨著液壓油的流動傳遞到各個部件上,使得這些部件表面溫度上升。在正常工作狀態下,各個液壓部件上的表面溫度基本上是穩定在一定范圍之內,如果其中某個部件故障,有可能會引起流經此部件的液壓壓力(也就是流量)發生變化,直接導致該部件的溫度發生變化,因此通過測量和對比各個部件上表面溫度的變化,再輔以其他相關數據的分析,即可準確地排查故障。下面以E145飛機一起液壓系統故障的處理為例進行說明。

  1、故障報告

  E145飛機B-3030飛機航前起飛約15分鐘后,機組報告CAS區出現HYD SYS 1 OVHT信息,1#液壓系統壓力指示為0。斷開左發EDP和1#EMDP,10分鐘后過熱信息消失,15分鐘后嘗試接通1#EMDP和左發EDP,1#液壓系統仍無壓力,飛機返航。

  2、排故過程

 ?。?)地面接通1#EMDP,系統回油壓差指示器跳出,復位后,再次試接通1#EMDP,壓差指示器仍跳出,1#系統壓力只能上升至2600PSI,對比2#液壓系統壓力為3000PSI。拆下液壓總管組件上的3個油濾檢查,殼體回油濾上有較多片狀和塊狀黑色雜質,系統壓力油濾和系統回油濾有少量粉末和顆粒狀黑色雜質。

 ?。?)拆下左發EDP和1#EMDP,檢查泵連接的管路和花鍵沒有異常。更換EDP,EMDP,更換殼體回油濾、系統回油濾、壓力油濾。依據手冊進行1號液壓系統清洗,完成3次液壓系統清洗后拆下油濾未見雜質。

 ?。?)完成上述工作后,地面接通1#EMDP,1#液壓系統壓力仍然為2500PSI。將1#液壓系統與2#液壓系統壓力傳感器對串,地面接通EMDP測試2#系統壓力正常,1#液壓系統壓力仍為2500PSI。

 ?。?)在接通1#EMDP情況下,當提拉起落架應急放手柄時1#液壓系統壓力可達3000psi。

 ?。?)地面試車檢查,1#液壓系統壓力3000PSI,左發N1=89%運轉3分鐘后出現HYD SYS 1 OVHT信息。

 ?。?)根據使用1#EMDP時壓力只能達到2500PSI和使用1#EDP出現HYD SYS 1 OVHT的情況,采用紅外測溫儀對1#液壓系統的各個系統部件進行溫度測量,然后對收集的溫度數據進行分析,確定起落架收放選擇活門有內漏。更換該部件后,對系統進行各項測試,各參數均正常。

檢查部件名稱
(左發慢車試車狀態)
更換前 更換后
3min 10min 3min 10min
1#液壓油箱 49℃ 76℃ 40℃ 44.8℃
1#液壓總管 57℃ 93℃ 41℃ 49℃
起落架收放選擇活門 56℃ 82℃ 33℃ 33℃
應急放選擇活門 36℃ 40℃ 34℃ 33.8℃
前起艙門電磁活門 37℃ 37℃ 33.4℃ 33.2℃

表2:EMDP工作時各部件的溫度

檢查部件名稱
(EMDP接通)
更換前 更換后
3min 10min 3min 10min
1#液壓油箱 32℃ 47℃ 33℃ 36℃
1#液壓總管 36℃ 57℃ 42℃ 50℃
起落架收放選擇活門 42℃ 55℃ 26℃ 26℃
應急放選擇活門 35℃ 40℃ 26℃ 26℃
前起艙門電磁活門 34℃ 35℃ 27℃ 28℃

表3:EDP工作時各部件的溫度

 

  3、故障分析

  此次B-3030飛機1#液壓系統的故障現象很復雜,既有液壓壓力低的現象,又有液壓系統超溫的現象,加上檢查時發現1#液壓系統3個油濾上均有污染物的情況,很容易讓人得出是EDP或者EMDP故障的結論,而實際情況并非如此。在更換相應EDP、EMDP、油濾、壓力電門后并沒有排除故障,就需要對下游各個系統的液壓部件進行故障隔離。

  通過系統原理圖框圖可以看出,E145飛機的1#液壓系統可以給左副翼、右副翼、方向舵、發動機左反推、內側擾流板、外側剎車、起落架正常收放、起落架應急放、登機門、前起落架艙門等系統提供壓力,由于涉及的系統很多,都有引起此故障的可能性,而事實上也不可能逐一更換所有的部件。

圖7:E145飛機液壓系統原理圖

 

  液壓超溫電門安裝在液壓油箱里,當超溫信號接通溫度為90±1.7℃,發出HYD OVHT信號,當低于80±1.7℃超溫信號斷開,HYD OVHT消失。使用EDP或者EMDP供壓時,在達到正常壓力的情況下,EDP或者EMDP則會自動調整其內部負荷,減少做功,以維持輸出壓力在規定的壓力值,相應地產生很少的熱量。如果其中某個部件出現內漏情況,會引起以下幾個現象:

  第一,某個部件內漏會造成液壓油不停地循環流動,致使EDP或者EMDP在不停地做功輸出壓力,從而產生較高的熱量,而一部分高溫液壓油同時又通過內漏點直接流回液壓油箱,由于沒有經過系統作動而降低其溫度,經過一段時間之后會導致液壓系統出現超溫的情況。

  第二,從EDP或者EMDP出來的高溫液壓油所流經的部件,其表面溫度會有一個明顯的增加。

  第三,在僅使用EMDP供壓情況下,由于EMDP的輸出功率較少,內漏會導致壓力達不到規定的2900PSI。

  結合液壓系統工作原理圖可以看到,液壓泵EDP或EMDP輸出的液壓油依次經過液壓總管、起落架收放選擇活門,然后到達應急放活門。根據液壓油流動時可以傳遞熱量的情況,可以采用紅外測溫儀對液壓油流經的部件進行溫度測量,實際測量的數據也顯示,無論使用EDP還是EMDP供壓,這三個部件的溫度均明顯高于其它部件,因此確定故障部件為應急放活門。

  4、排故總結

  B-3030飛機此次的HYD 1 OVHT故障為一起疑難故障,故障現象很復雜,排故的過程很不順利。排故人員收集所有的故障信息后進行分析,均無法分析出一個明確的結論,存在各種不同意見和推測。最后,使用紅外測溫儀對各個液壓部件進行溫度檢測,然后對溫度數據和故障現象進行綜合分析,終于確定了這起故障的真正原因。

  從這起故障的排故過程來看,最主要還是要全面有效地收集故障信息和數據,然后對故障原因進行深入的分析,這是排故的關鍵。其次,面對錯綜復雜的故障現象,借助一些非常規的驗證方式,如此次使用紅外測溫儀測量液壓部件的溫度,為快速、準確判斷故障點提供了可靠的依據,是一個非常有效的方式,也是畫龍點睛之舉。

  四、紅外測溫儀的使用小結

  一般情況下,在排除了外界因素的相關影響后,如果物體的表面溫度發生了變化,主要源于其內部特性發生了變化。紅外測溫儀主要用于測量物體的表面溫度,利用這一工作特性,還可以在飛機其它系統的排故工作中使用,例如,利用引氣在經過空調組件上主要做功部件(如ACM、雙熱交換器)之后,溫度會發生一定程度變化的工作原理,可以使用紅外測溫儀檢測飛機空調組件各個點的溫度值,為判斷故障提供準確的溫度數據。另外,飛機剎車轂在使用過程中也會產生劇烈的溫度變化,使用紅外測溫儀測量溫度數據,也可以幫助判斷剎車溫度指示系統的故障。

  使用紅外測溫儀測量溫度數據,對于飛機某些系統故障排故的確有很大幫助,但是在實際工作中也存在以下一些問題,需要注意糾正和改進,否則不但起不到應有的作用,反而引起誤判。

 ?。?)測量點選擇不正確,得到錯誤的數據。

 ?。?)操作人員使用動作不規范,如測量距離過遠、沒有對準測量點等,導致數據出現誤差。

 ?。?)沒有排除外界干擾因素,如光照強烈、溫差變化大、空氣濕度大、粉塵大等,都會影響測量數據的精度。

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