某特种空调装备故障诊断研究与应用

某特种空调装备故障诊断研究与应用

摘要:阐述了某特种飞机空调车的设计原理和控制流程,分析了空调车设备的故障原因,并提出了故障诊断方法。同时,结合工程实际进行了故障案例分析。

关键词:空调车故障分析

随着以信息技术为主导的高新技术在军事领域的广泛应用,新型战机正迅速向电子化、信息化多功能方向发展,其机载电子设备复杂程度也越来越高[1]。机载电子设备已成为决定飞机技术性能和作战能效的重要性能指标,它的性能高低是衡量飞机性能的重要标志之一,而先进可靠的地面维修保障设备是保证机载电子设备正常工作的必要条件。

某特种飞机空调车是在飞机地面通电检查和维修任务电子设备时,分别或同时给飞机舱内、雷达天线罩或液压散热器进行通风冷却或加热,提供干燥而洁净的给定温度和湿度的风流,以保证机上工作人员有适宜的工作环境,并提高电子设备的可靠性。该空调车是为某出口型特种飞机专门研制,充分考虑了进口国和该特种飞机的需求,对空调车的制冷效率、外观尺寸、驱动方式和噪声控制等要求极为严格。

1 工作原理

该空调车制冷方式采用蒸汽压缩制冷方式。蒸汽压缩制冷方式是

利用制冷剂在蒸发器中等压气化吸热,成为低温低压蒸汽,经压缩机绝热压缩成高温高压蒸汽,在冷凝器中等压凝结放热,最后经膨胀阀等焓节流后,重新进入蒸发器气化吸热来获得低温气流的一种制冷方式[1]。该空调车设计时,充分考虑了进口国属于热带季风气候,具有气温高、温差小、多风沙和多暴雨等恶劣气候环境。该设备综合性强,耐高温,防风沙,易转场和可靠性高等特点,能在不同地域、不同季节、不同时间和环境条件下满足5 ℃～50 ℃任意调节[3]。

2 常见故障原因

空调车常见故障原因有自然故障和人为故障两种,自然故障是指空调车正常使用与维护条件下,也会由于不可抗因素形成故障。如使用环境中的水分、油污、灰尘或腐蚀性物质侵入到设备中引起接触不良、零件正常的老化和磨损等原因均会引起故障;人为故障是指由于在设计制造、零部件选型、使用维护等阶段由于人为考虑不周等引起的故障,主要表现为以下几个方面[4]。

(1)设计制造方面:空调车的工作环境多变,气候恶劣,炎热多雨。设计时考虑不周,特别是空调车的动力源部分,很容易受环境的影响性能降低,或者部分存在质量问题造成安全隐患,在出厂前没有被发现等。

(2)零部件选型方面:在生产采购过程中,没有严格要求,使用了不合格的零部件等。

(3)制冷剂、冷冻机油、动力源机油选用方面:空调车制冷剂,冷冻机油和动力源机油有固定指标型号,不同厂家以及不同型号的产品最好不要混用。

(4)人为操作方面:操作人员操作失误引发的故障。

(5)维护保养方面:空调车没有按照要求做维护保养,或者保养没有按要求做好以及非法改动等都会引发故障。

3 故障诊断方法

空调车设备在使用过程中有时会发生这样或那样的故障,其现象多种多样,故障种类和模式也十分复杂。一种故障可以表现为一种或多种异常现象,例如机油散热器(水冷式)损坏后,在水散热器中有机油,在油底壳中又有水。一种异常现象也可能是由一种或多种故障原因造成的,例如柴油发电机组功率不足,可能是由于柴油机供油提前角调整不正确,也可能是柴油机进、排气门密封不严,也可能是喷油器不喷油,也可能是柴油机汽缸内套与活塞之间的磨损间隙过大导致汽缸内压缩力下降,还可能是发电机内部碳刷与励磁机铜轴接触不良所造成的。根据实践经验表明,查找故障原因或定位故障位置占整个维修时间的70％以上,而排除故障仅用不足30％的时间[4]。查找故障要细心,结合看、听、摸、嗅、测,全方位进行检查。

(1)看:主要是观察空调车设备的各种仪表显示。特别是重点观察故障发生部位和异味异响来源部位,并分析故障现象。同时,在平时工作过程中,还要观察。

(2)听:包括两方面,一是通过询问听取操作员或其他相关人员对故障原因和故障现象的说明;二是当空调车设备开启和运行时,监听有无告警音和其他异响。

(3)摸:主要是用手感觉设备部件的温度和振动情况,

(4)嗅:主要是空调车启动期间或刚停止运转后,注意空调车有无糊味、焦味等异常刺激性气味。

(5)测:制冷机组出现机组不工作或工作不正常时,先用万用表的交流电压档,测量主电源380 V电压是否正常。用万用表的欧姆档测量熔断器是否熔断;交流接触器的线圈、触点是否正常,过电流保护器、温度传感器、压力继电器、电动机绕组是否都正常,以上器件中某一件损坏,都会造成机组不工作或工作不正常。

该飞机空调车设备是一个综合系统,各系统、各部件、各零件之间是密切相关的,对一个故障现象不能孤立地看待,要从整体分析故障发生的原因并及时地排除故障。在排除故障时,不可以盲目拆卸柴油发电机组的部件,必须在拆卸前先弄明白该柴油发电机组的结构原理、故障部位等,只有建立在科学的、认真分析的基础上才可以进行拆卸。

4 案例分析

4.1 发电机组冒黑烟

故障现象:该飞机空调车使用过程中,发电机组出现冒黑烟并伴有“突突”的声音,持续时间较长,有时达10 min以上。并发现水温表指示过高,发生一次冷却液喷射现象。

原因分析:发电机组高温可能原因有冷却液面过低、水泵和风扇皮带过松、水箱散热片堵塞、水箱盖压力使用不当或失灵、无节温器或节温器不工作、水泵故障、指示仪表失灵、燃油中有空气、空滤器堵塞、发动机超载[3]。

排除步骤:

(1)“看”冷却液液面、水箱散热片和仪表指示。

(2)“摸”皮带松紧、水箱盖压力情况。

(3)“测”发动机负载和指示仪表。

(4)更换发电机组“三滤”,确保三滤通畅,并且油路中没有空气。

(5)优化负载启动时机和顺序,确保最大负载小于发电机机组额定功率。

(6)通过进一步分析,排除了发电机组本身的原因,可能是空调车方舱结构不合理导致发电机组散热困难。通过改进方舱进排气门的结构,水温高问题排除。

(7)调整发电机组增益,极大的改善冒黑烟现象,冒黑烟的原因定位是发电机增益值和负载匹配不佳,目前正在反复叠加尝试,探索最佳增益值。

4.2 流量显示异常

故障现象:在正常使用过程中,设备出现右路流量显示为零,左路流量显示正常,但设备左右路风流正常。

原因分析:连接差压变送器橡皮管松动,差压变送器损坏,电气线路故障,4AD模块损坏。

排除步骤:

(1)“看”,通过检查没有流量的那路橡皮管,发现其连接紧固,正负和左路是一致,无插反现象。

(2)“测”,将有流量显示那路(左路)连接在差压变送器上的皮管(务必注意正负)连接到右路的差压变送器上,同时将右路的管路连接到左路的差压变送器上,开机检查;故障现象变为左路流量为0,右路流量显示正常,表明可能是右路的差压变送器损坏或者是传感器读数无法被程序识别。