CFM56_3C发动机高振动故障分析

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航空维修与工程 ２００５／ ４
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航空维修 ／ 发动机专辑 ＡＶＩＡＴＩＯＮ ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ
反复对风扇叶片的单 平面配平均不能改善 发动机的高振动故障， 甚至有升高趋势。于 是， 决定尝试使用国内 比较先进的发动机振 动分析仪 ＰＢＳ４１００， 对 该发动机进行双平面 配平。使用 ＰＢＳ４１００ 振动分析仪综合分析 了高低压转子转速、 振
动值以及风扇和涡轮 的相互影响后，给出
故障或连接导线的磨损， 以及飞机发动 机振动监控器故障。 根据上述判断， 维护人员分别做了 更换低压涡轮振动传感器、 检查连接导 线外观状况和屏蔽、对换振动监控器、 并重新水洗右发等工作。 但监控数据表 明， 排故无效。
了三次配平数据。
故障排除 从配平结果上看， 低压涡轮振动值 虽有下降，但风扇振动值却在上升， 并 未达 到 预 期 １．５ 个 单 位 以 下 的 机 队 平 均水平； 更为严重的是， 在第三次配平 后， 该机执 行 航 班 中 ， 突然出现振动值
故障分析 基于对上述的工作分析后认为， 这 可能是 一 起 真 实 的 由 于 发 动 机 本 体 原 因引起的高振动故障。 必须对风扇或低 压涡轮叶片进行配平。 根据国内此类发 动机的维护经验以及 ＧＥ 公司的建议， 通常使 用 风 扇 叶 片 的 单 平 面 配 平 程 序 可以解决大多数高振动故障， 不管是由 于风扇还是由于低压涡轮引起的故障。 维护人员先使用手册推荐的单平 面配平程序对发动机进行配平。但是，
表 １ 双平面配平数据 配平状态 风扇叶片 配平螺钉 的改变 第一次配平数据 第二次配平数据 第三次配平数据 综合三次配平后数据 优化后配平数据
超限故障 （ 飞 机 飞 行 高 度 ５０００ｍ、 Ｎ１ ， 飞 ８９％ 时 右 发 振 动 高 达 ４．４ 个 单 位 ） 机返航。从振动监控器提取数据得知， 振 源 仍 来 自 低 压 涡 轮 。于 是 再 次 检 查 风 扇 叶 片 、孔 探 高 压 压 气 机 、高 压 涡 轮、 低压涡轮， 均未发现异常； 对该发 动机 做 振 动 测 试 也 未 出 现 振 动 值 超 限 现 象 。重 新 对 三 次 配 平 过 程 进 行 详 细 分 析 后 认 为 ：该 发 动 机 出 厂 时 在 低 压 涡 轮 ２６０ 度 位 置 有 １４ 个 配 平 夹 ， 在 第一和第二次配平后， 飞机均 Ａ８ 检 、
!郭杰 ／ 南方航空公司河南分公司
中
国民航自 １９８５ 年购买第一架 由
润滑不良等均可引 起 真 实 的 高 振 动 故 障； 而传感器和指示部件 的 失 效 、 连接 导线的磨损或屏蔽 不 良 则 可 引 起 虚 假 的高振动故障， 即指示系统故障。 本文 介绍的是一起由于 发 动 机 低 压 涡 轮 不 平衡原因引起的 高 振 动 故 障 ，并 通 过 对风扇和低压涡轮 的 双 平 面 反 复 配 平 排除故障。这种 使 用 双 平 面 的 配 平 方 法，对 ＣＦＭ５６－３Ｃ 发动机低压涡轮进 行配平，并取得 比 较 满 意 效 果 的 事 例 在南方航空公司 并 不 多 见 ，下 面 是 一 个实例。
第四次水 洗 后 才 将 振 动 值 降 下 来 。可 调出 ＡＶＭ 数据分析， 如涡轮段振动值 偏高， 在做完所有 处 理 工 作 后 ， 可考虑 从后向前 喷 射 水 流 进 行 清 洗 。方 法 是 按一定方向转动风扇叶片 （也带动了 低 压 涡 轮 ）， 以此带动核心机， 将水流 反向吸进 去 进 行 专 门 清 洗 。当 然 必 须 要严格， 控制清洗 流 量 ， 并注意冷转吹 除， 防止造成不必要的损失。 从 发动 机 大 修 工 厂 反 馈 来 的 信 息 看， 有些使用时间 较 长 的 发 动 机 ， 如果 长时间不水洗， 积存在涡轮盘间的脏物 不可能再全面清除， 也很难靠水洗降下 振动值。
这次配 平 后 ， 从 振 动 监 控 器 提 取 几 个 航 段 的 结 果 是 ： 风 扇 １．３￣１．６ 单 位、 低 压 涡 轮 ２．２￣２．４ 单 位 。在 以 后 近 一个 月 的 飞 行 中 没 有 出 现 振 动 值 超 限 的 故 障 ，这 也 验 证 了 排 故 人 员 认 为 低
１． 引气系统的问题
通过 预 防 性 处 理 如 脱 开 引 气 调 节 器、 高压调节器控制管路并结合试车程 序就可避免引气系统的问题。
２． 振动值偏高的问题
通 常 的 做 法 是 ，分 析 前 一 段 时 间 飞行的情况， 如果起因 与 水 洗 相 关 ， 一 般通过增加水洗次数来处理。例如， 曾 有一台发动机水洗后振动值偏高， 到
低压涡轮配 平夹的位置
配平夹 的数量
发动机指示 最大振动值
１ 至 ３８ 号 １ 至 ３８ 号 １ 至 ３８ 号 １ 至 ３８ 号 １ 至 ３８ 号
均为 Ｐ０７ 均为 Ｐ０７ 均为 Ｐ０７ 均为 Ｐ０７ 均为 Ｐ０７
２５０ 度 １３０ 度 １０ 度 ３４０ 度 ３４０ 度
２０ ２０ ２０ ８ １８
２．６ ３．０ ２．１ ２．２ ２．１
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３００ 飞机在完成 Ａ８ 定检后，右发振动
值突然升高，巡航指示由定检前的 １．１ 个 单 位 升 高 到 ２．４ 个 单 位 ， 起 飞 值 由
１．５ 个单位升高到 ２．８ 个单位，两项指
标均高于机队的平均水平。 从飞机发动 机振动监控器提取的数据显示， 振动源 来自发动机低压涡轮。对 Ａ８ 定检中有 关发动机及 关 联 部 分 的 工 作 进 行 详 细 的调查，首 先 从 指 示 系 统 进 行 故 障 分 析， 认为引起故障的可能原因有传感器
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详细介绍了一起罕见的由于 ＣＦＭ５６－ ３Ｃ 发动机低压涡轮 不平衡引起的高振动故障，提出了解决此类疑难故障的排故思 路和双平面的配平方法。
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压涡轮的配平是配平的关键这一思 路。从排故结果上看， 振动仅比排故前 峰 值 降 低 ０．４ 单 位 、 巡 航 降 低 ０．２ 单 位， 并非十分理想。 考虑到风扇和涡轮的相互影响， 工程 师对风扇配平状态进行微调， 做了如下改 进。 将 １９ 号风扇叶片配平螺钉由 Ｐ０７ 改为 Ｐ０３， 其余不变； 低压涡轮 １８ 个配 平夹移至 ０ 度位置， 从振动监控器提出 的数据是风扇 １．６’１．９ 单位、低压涡轮
故障现象 河南分公司执管的一架波音 ７３７－
ＣＦＭ５６－３Ｃ 发 动 机 提 供 动 力 的
波音 ７３７－３００ 飞机以来， 各航空公司在 维护此类发动机方面积 累 了 丰 富 的 经 验、 形成了一套完整的排故思 路 ， 本文 通过对一次比较典型的 ＣＦＭ５６－３Ｃ 高 振动故障的介绍和剖析， 进一步了解此 类发动机的性能。
风扇配平螺钉和低压涡轮配平夹， 其中 Ｐ０７ 为初始配平螺钉
配平夹
未出现振动值超限现象， 而在第三次配 平中拆除了 !" 个配平夹，可能从根本 上改变了该发动机的配平状态， 进而造 成振动值超限。 这也让排故人员意识到 振动分析仪 #$%"!&& 的分析结果并非 十分可靠。因此， 排故人员放弃了振动 分析仪的建议， 而使用手工计算方法对 风扇和低压涡轮进行双平面配平， 并且 把主要配平面放在低压涡轮上。 根据这 一思路得到的配平数据见表 !。
ＣＦＭ５６－３Ｃ 发 动 机 高 振 动 故 障 比
较常见，通常是由于 真 实 的 高 振 动 故 障和指示系统故障引 起 的 。外 来 物 击 伤、发动机本体叶片。
（接通发动 机 进 气 道 防 冰 开 关 ） 做 得 好， 驾驶舱内的异味很少。按照以上程 序操作，即使 是 在 洗 涤 剂 清 洗 后 双 发 试车时间也不会超过 ３０ 分钟。 清洗故障的预防与处理
２．１’２．２ 单位，而且随后的航班没有发
生振动值超限的情况。 这一结果比较令 人满意。 通过这次维护， 总结了以下几点建 议。
（１） 对于较顽固的发动机本体高 振动故障， 仅靠 ＧＥ 公司建议的单平面 配平风扇程序不能有效地解决问题， 必 须对风扇和低压涡轮进行双平面配平 才能排除故障。 对风扇和低压涡轮的双平面 （２） 配平应慎重，这是一个相互影响的系 统，必须分清主要配平面和辅助配平 面， 才能取得比较满意的结果。 !
５． 水洗后试车操作
水洗后的试车程序非常重要， 良好 的操作可降低引气系统的故障率， 在洗 涤剂清洗时减少空调系统异味， 缩短试 车时间。 尽可能多地接通发动机进气道防 冰开关， 再接通发动机 引 气 开 关 ， 随后 接通飞机机翼 热 防 冰 开 关 ，再 用 已 起 动的发动机引气干冷转另一台大发。 因为发动机进气 道 防 冰 系 统 在 引 气 系 统之前，先接 通 它 可 避 免 泡 沫 或 脏 物 进入总管而污 染 下 游 。完 成 以 上 程 序 后，就可接通 空 调 组 件 感 受 一 下 系 统 有没有异味 。一 般 来 说 ，只 要 第 一 步