A320飞机空调组件工作原理及故障分析

2017-09-18吴巍夏柯

中国设备工程 2017年17期

关键词：热交换器活门压气机

吴巍，夏柯

（深圳航空有限责任公司广州维修分部，广东广州 510470）

A320飞机空调组件工作原理及故障分析

吴巍，夏柯

（深圳航空有限责任公司广州维修分部，广东广州 510470）

本文简述了A320空调组件工作原理和组件超温故障现象以及故障处理经验。

空调组件PACK；超温OVHT；故障分析

空调系统对飞机安全运行至关重要，主要有保证座舱拥有足够新鲜空气和对座舱的温度和压力进行控制两大功用。但由于从飞机引气系统得到的气体温度远高于满足座舱安全性、舒适性要求所需的客舱温度，因此空客公司采用了两部空调冷却组件（PACK）来降低供入座舱的空气温度，从而满足对座舱安全与舒适度的要求。MEL中对空调组件的保留也极为严格，单组件运行时，限高、不能飞高原及高高原机场这些运行限制对飞机的运行都极为不利，这使得日常工作中对空调系统的检查维护及故障排除提出很高的要求。

1 PACK组成及工作原理

A320 飞机上共装有完全相同的两套空调冷却组件，每一套由涡轮冷却器（ACM）、水分离器、再加热器、冷凝器、PRIMARY 热交换器、MIAN 热交换器、防冰活门、旁通活门、冲压空气进/出口风门及一系列的温度、压力传感器组成，而每个PACK都由一个PACK CONTROLLER（PACK 控制组件）对其水分离器出口温度和冷却用冲压空气流量进行控制和监控。其工作原理如图1所示。

组件的主要制冷原理是通过两个部件来制冷的，一是APU或者发动机的引气通过主级和次级热交换器与冲压空气进行热交换，从而散发热量；二是通过ACM制冷，高温引气先通过压气机对经过次级热交换器进行热交换的引气进行增压，再通过空气对涡轮进行膨胀做功释放能量从而达到降温的目的。

2 组件超温故障分析

2.1 故障现象

一是ECAM有警告信息:PACK 1(2) OVHT,相应组件FAULT灯点亮，并且做温控测试有相关故障代码；二是没有驾驶舱效应，机组反映驾驶舱或客舱很热。

2.2 故障分析

空调系统的目的是为机组、乘客和设备提供飞机内部的环境控制。空调性能差在夏季主要反映为客舱温度高，在ECAM上显示组件出口温度高。通常是组件性能的衰退体现，但是又不会到了触发警告的程度，警告温度为95℃。由于夏天外界温度比较高，热交换和做功的效果不好就会出现组件出口温度高。这就是组件性能的衰退体现。

图1 空调冷却组件工作原理图

只要通过测量冲压空气的流量、分析热交换器的温降和ACM的进口与出口之间的温度差值，就可以判断空调性能是否衰退，制冷效果是否良好的目的。

（1）对于冲压系统的性能，我们可以通过测量冲压空气流量来判断冲压系统性能的好坏。由于冲压系统的排气风扇与ACM同轴，从而判断ACM的性能。如果在地面把空调打开，冲压空气门已打开，但是没有冲压空气或者冲压空气流量小，就可以得出大概3个故障源。第一，排气风扇与ACM的轴有卡阻，从而导致ACM性能衰退。第二，排气风扇与ACM的之间的轴断了。在地面性能差，但是在空中能正常制冷。第三，排气风扇那边有卡阻，从而导致整个ACM不能运转。测量方法，用风速计在冲压空气进口测量流量。

（2）对于热交换器，主要通过测量入口和出口的温降来判断热交换器的性能。如果组件出口温度高，在地面检查冲压空气和引气正常，可用红外温度计对热交换器入口和出口之间的温降进行测量，如果问题温降差减少也会出现组件出口温度高，是因为热交换的性能降低了，所以降温的效果也会相应的低了。

（3）对于ACM，也可以通过测量压气机入口和出口的温降和涡轮入口和出口的温降。因为如果压气机和涡轮内部的叶片有损伤或者穿孔的情况，也会导致ACM性能的衰退。也可以用外先温度计对比左右组件压气机入口和出口的温降和涡轮入口和出口的温降进行比较。还有ACM的装机时间是对排故有帮助的。工具：用红外先温度计，测量结果是比较准的。

（4）还有旁通活门的位置，旁通活门是跟着出口温度变的，它是通过ACSC控制的。需求温度低，活门就会往关的方向移动。需求温度高，活门就会往开的方向移动。如果旁通活门故障卡在某一位置，就会出现温度不能调节的情况。在活门本体上，就有旁通活门的位置指示。

（5）压气机进口漏气，导致进入压气机的空气减少，也会降低ACM的性能。由于空气少了，涡轮做功的就减少了，温度的温降也会相应的减少。所以出口温度就会升高。B-6352左组件出口温度高，就是这个故障导致的。所以以后反映组件出口温度高，可以把空调打开，先检查一下压气机进口有没有漏气的现象。

（6）FCV的性能衰退。可以对比左右FCV的流量来判断FCV的性能。在MCDU进AIDS也可以看到FCV的流量。方法MCDU→AIDS→ALPHA CALLUP→输入：PF。

2.3 排故方法

2.3.1 在MCDU上做A/C TEMP CTL测试

2.3.2 测量各个部件的参数

（1）APU引气压力P1和外界大气温度T10。（2）次级级热交换器的入口温度：T1。（3）次级热交换器的出口温度：T2。（4）计算次级热交换器入口和出口的温差：ΔT12=T1-T2（ΔT1能反映次级热交换器的性能）。（5）主级热交换器的入口温度：T3。（6）主级热交换器的出口温度：T4。（7）主级热交换器入口和出口的温差：ΔT34=T3-T4（ΔT2能反映主级热交换器的性能）。（8）冲压空气系统的进气流量Q1。（9）ACM压气机部分的入口温度：T5。（10）ACM压气机部分的出口温度：T6。（11）ACM压气机部分的入口和出口温度差：ΔT65=T6-T5(ΔT3能够反映ACM压气机的性能)。（12）ACM涡轮部分的入口温度：T7。（13）ACM涡轮部分的出口温度：T8。（14）ACM涡轮部分的入口和出口温度差：ΔT78=T7-T8(ΔT4能够反映ACM涡轮的性能)。（15）组件出口温度：T9（反映组件的性能）。（16）旁通活门的开度α1，防冰活门的开度α2（A319有防冰活门）。（17）旁通活门出口温度：T11。（18）FCV开度α3(在ECAM上可以看到)。（19）空客为FCV进口温度：T13（APU引气温度）。