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V2500 ENG x OVSPD PROT FAULT

事件背景

2022年2月份,生产控制中心(济南)接到机组反馈:V2500发动机A320飞机航后关车后ECAM闪现了故障:“ENG 2 OVSPD PROT FAULT”一次,随即消失,无其他驾驶舱效应。放行人员航后检查航后报告、先前航段报告以及驾驶舱指示均正常,AIRMAN远程监控也没有相关信息。按照工程师的指示,查询EEC相关信息发现:EEC地面扫描有“FMU/HC/EEC2”信息,EEC-TSD地面信息FADEC2A有“OSFLOP”信息。于是,生产控制中心对此故障展开了研究。

原理分析

发动机限制保护

Engine Limits Protection:

  • 在功率设置期间,FADEC 可防止意外过度提升预期额定值(EPR 限制和 EPR 目标)。

  • FADEC可以防止超过转子速度(N1 和 N2)和燃烧室压力限制。

  • FADEC 监控 EGT,并在超出限制时向驾驶舱DU发送适当的指示。

  • FADEC还提供防喘振保护。




超速保护

Overspeed Protection

V2500发动机超速保护功能是通过EEC控制FMV开度,当发动机转速到达设定极限时(~105% N1 / ~110% N2),减少燃油流量,降低N1/N2转速,避免发动机造成损伤。

超速保护逻辑由超速限制环路组成,适用于低速和高速转子,它们直接作用于燃油流量指令。EEC 中还包含用于超速保护的补充电子电路。硬件和软件的跳开信号结合起来激活扭矩马达,该扭矩马达驱动燃油计量组件中的一个单独的超速马达,将燃油流量减少到最小值,达到超速保护的目的。
如果需要,可以关闭发动机以重置超速系统以允许重新启动。

故障分析

超速活门(OVERSPEED VALVE)与主计量活门(MAIN METERING VALVE)串连,在EEC的指令下提供N1、N2转子的超速保护。当EEC检测到发动机超速时, 会发送一个信号给扭矩马达,扭矩马达驱动燃油计量组件中的一个单独的超速马达,使活门朝关闭方向运转,此时供给发动机燃烧室的燃油流量变小,实现超速保护。超速活门的工作状态通过两个微动电门分别提供给EEC的两个通道以实现监控。
发动机停车状态下,超速活门在弹簧力的作用下处于关闭位,超速活门关闭时,微动电门电阻(插钉K和插钉L之间阻值)小于10欧姆。
虽然发动机超速的情况极少发生,但确保发动机超速保护功能的可靠工作是非常重要的。根据IAE颁布的SIL—FMU overspeed test practices介绍:由于发动机超速保护功能的关键性,厂家设置了5个超速保护自检程序在每次关车时进行。EEC按顺序完成其中一个超速保护自检,正常情况下5次关车测试完成一个测试循环。如果执行某一个测试没有通过,将在ECAM显示ENG# OVSPD PROT FAUL警告信息,且在后续的关车程序中一直执行这一个没有通过的测试,直到该测试通过为止,否则只要EEC有电,信息就会稳定存在且无法复位。只有将造成故障的原因确认后,部件更换上电后,忽视ENG# OVSPD PROT FAUL警告信息,完成一次试车程序,关车警告便会消失,如果没有消失,说明故障源还没有找到。

正常测试逻辑:厂家设置了5个超速保护自检测试,在每次关车时进行。当N2转速低于慢车转速某个设定值时,EEC按顺序完成其中一个超速保护自检,正常情况下5次关车测试完成一个测试循环。(见下图)

不正常测试逻辑:如果执行某一个测试没有通过,将在ECAM显示ENG# OVSPD PROT FAUL警告信息,且在后续的关车程序中一直执行这一个没有通过的测试,直到该测试通过为止,否则只要EEC有电,信息就会稳定存在且无法复位。只有将造成故障的原因修复后,下一次关车程序中进行的这个测试才能通过,警告信息才会消失,下一次超速保护测试将按顺序继续进行。(见下图)

排故建议

根据系统原理,结合厂家超速保护设计,结合实际工作,排故建议如下:
1. 通过MCDU进入FLIGHT DATA/GROUND DATA/TROUBLESHOOTING DATA/CLM,读取故障信息和故障代码;
2. 根据获得的故障信息和故障代码,参考TSM完成线路和部件隔离,更换失效的部件。
3. 部件更换完上电后,忽视ENG# OVSPD PROT FAUL警告信息,完成一次试车程序,关车后检查警告是否消失,视情继续排故,(不建议未确认EEC失效的情况下直接更换EEC)。
4. 如果故障原因不明,更换EEC后,需要进行5次试车,完成一个超速保护测试循环的自检测试,如果警告信息没有再现,方可放行飞机。

具体排故,我们可以参考TSM73-22-00-810-839/840-A和TSM73-22-00-810-855/856-A排故,首先要检查EEC到FMU扭力马达和超速电门之间的线路(A,B两个通道,共8根线,见下图)

其中EEC两个通道到FMU超速电门之间的阻值为小于2欧姆(停车状态下通路),EEC到FMU超速扭力马达的电阻为43-100欧姆(即扭力马达内部正常的线圈电阻值)。两者任意数值不满足要求,基本上可以判断为FMU本体故障了。如果更换FMU后试车故障不消失,可以继续更换EEC来排除故障,但是要考虑之前的测试逻辑情况。

风险点提示

(1)此ENGx OVSPD PROT FAULT故障,发生在关车后,且是闪现,随即消失,在PFR没有记录,远程监控也没有信息,只是记录在EEC的记忆模块。如果机组不反馈,航线放行人员是无法知晓这个故障的。这样一样,下次出港启动发动机时便会出现ECAM警告。
(2)当发生ENGx OVSPD PROT FAULT故障时,根据TSM排故更换失效部件后,上电检查警告信息未消除,在未进行试车测试的情况下,更换EEC清除故障信息,存在误拆EEC的可能。如果故障已经被清除,但没有进行试车测试,由于此时只要EEC上电就会显示警告信息,此时如果更换EEC,同样可以清除警告信息,此时发动机的超速保护测试同样被重置且从第一个开始,在后续的关车测试中,由于故障已被清除,原来未通过的测试会通过,后续故障也不会再现。但此时拆下的EEC是无故障的,属于误拆。

(3)当发生ENGx OVSPD PROT FAULT故障时,如果故障没有被清除,而是直接更换EEC,也可以暂时消除警告信息,但是真正的故障源将被掩盖,此时发动机的超速保护测试被重置,从第一个开始,等再次进行到上次未通过的那个测试时,故障会再现。

AC care

飞机原理分析

故障交流研讨

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