某型發動機金屬屑末檢測信號器不報警故障分析

曹西征 李旺

摘 要：某型發動機金屬屑末檢測信號器從外場返回故障件出現不報警問題，本文首先對金屬屑末檢測信號器的工作原理進行介紹，對故障進行分析，建立故障樹，從設計不足、制造缺陷、應力過大以及外來異物等方面對故障樹底事件逐一排查，確定了大接線片與檢測頭端面接觸不良是不報警原因，提出改進措施并試驗驗證改進有效。

關鍵詞：金屬屑末檢測信號器;不報警;故障分析

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）10-0100-02

某型發動機金屬屑末檢測信號器（以下簡稱信號器）安裝于附件機匣組件上，位于總回油路上，檢查滑油系統回油中金屬顆粒的情況。當金屬顆粒積累在信號器的檢測頭上，使兩極導通時，指示燈報警，以判斷發動機主軸軸承以及摩擦對偶件的磨損情況[1-2]。

信號器的工作原理如圖1所示，靠檢測頭兩磁極間隙吸附金屬屑末，前導套形成電路的一極（正極），后導套及殼體形成電路的另一極（負極），當金屬屑末積累到一定程度將磁極間隙導通時，信號器發出報警信號。

本文針對信號器出現不報警問題，對故障進行分析，建立故障樹，逐一排查故障樹底事件，確定了不報警原因，提出改進措施，試驗驗證改進措施的有效性。

1故障現象

某型發動機從外場返回信號器故障件，反映故障為不報警（即產品短路通電后，指示燈不亮）。對故障件復查性能，檢查產品的通電性時，當磁極間隙用鐵磁物質短路后，對產品通以工作電壓，發現指示燈不亮，產品不報警。

2故障分析與排查

根據故障現象和信號器工作原理，建立信號器不報警故障樹，從設計不足、制造缺陷、應力過大以及外來異物等方面對故障樹底事件逐一排查。

2.1 故障樹

用微電阻測試儀檢查各零件的導通性時，發現插座第1針與檢測體不通，即插針1導通功能失效。根據故障現象，產品缺陷部位在檢測頭組件中與插針1有導通要求的零件上。根據故障現象和信號器工作原理，通過產品不報警故障，針對插座插針1導通功能失效現象，分析可能導致插針1導通功能失效的因素，建立了故障樹。以“插針1導通功能失效”為頂事件，從設計、制造、使用、材料分析等方面開展分析和排查工作，共建立了8項底事件，具體見圖2。根據故障樹的分析方法對每個底事件進行逐個排查。

2.2 故障排查

與插針1導通性相關的零件有后導套、檢測體和大接線片，裝配后插針1與插座殼體之間的導通電阻需不大于20MΩ。經分析后導套材料、檢測體材料和大接線片材料其導電性能滿足使用要求。底事件X1“材料選擇不當”可以排除。

只要保證焊接質量和螺母的緊固力，完全能保證插針1與后導套的良好導通性。底事件X2“結構不合理”可以排除。

材料表面處理后均可保證零件的導電性。因此可排除因零件表面處理方式不當而導致的導通功能失效故障。底事件X3“表處方式不當”可以排除。

經制造復查，后導套、大接線片和檢測體材料均未有代料，符合圖樣要求。故障件材料合格，底事件X4“材料不合格”可以排除。

故障件表面處理質量合格，底事件X5“表面處理質量缺陷”可以排除。

經檢查故障件導線與插針1、大接線片的焊接質量，焊接牢固，無虛焊，用微電阻測試儀檢查兩處的焊后導通電阻均小于5MΩ。底事件X6“焊接質量缺陷”可以排除。

通過分解檢查情況，可判定外界振動環境不會造成各零件松動，產品能承受較大的振動應力。底事件X7“振動應力過大”可以排除。

對故障件進一步分解檢查，發現大接線片與檢測頭端面接觸處有托馬斯膠。信號器內部灌注了托馬斯膠液，因托馬斯膠液不導電，導致大接線片與檢測頭端面接觸不良，兩零件之間導電性下降甚至不導電，當磁極間隙短路時，產品不報警。底事件X8“異物進入大接線片與檢測體端面之間”不能排除。

2.3 故障原因

通過排查插座插針1導通功能失效故障的8個底事件，導致產品不報警的故障原因為：發現大接線片與檢測頭端面接觸處有固化后的非金屬物，通過材料分析后確定該物質為托馬斯膠。根據產品結構，產品內部灌注了托馬斯膠液，因托馬斯膠液不導電，導致大接線片與檢測頭端面接觸不良，兩零件之間導電性下降甚至不導電，當磁極間隙短路時，產品不報警。檢測頭組件結構示意圖見圖3。

2.4機理分析

根據檢測頭組件結構，為保證產品的可靠報警，必須在結構上保證下面幾處零件之間的導電性：（1）前導套、螺桿與連接頭之間的導電性;（2）后導套與檢測頭之間的導電性;（3）大接線片與檢測頭之間的導電性;（4）小接線片與螺桿之間的導電性。從檢測頭組件結構來看，螺桿與連接頭通過螺紋連接;小接線片與螺桿之間、后導套與檢測頭之間以及大接線片與檢測頭之間都是通過螺母擰在螺桿上進行固緊的，因此從結構上來看，完全能保證這四處零件之間的導電性。

由于檢測頭內部灌注了托馬斯膠液，灌注時少量膠液會流入大接線片和檢測體端面之間，當產品工作一段時間后壓緊螺母緊固力會降低，造成大接線片與檢測頭端面接觸不良，產品導通功能失效，產品不報警。

2.5問題復現

為復現故障，裝配了一件試驗件，裝配時涂了少許膠液在大接線片上，擰緊螺母后，產品導通功能正常，插針1與檢測體的導通電阻為18MΩ。膠液固化后對產品進行了振動試驗，振動試驗后檢查產品的導通性能，雖然導通性能正常，但其導通電阻明顯增大，導通電阻為50MΩ，由于無法完全模擬外部環境條件，所以插針1導通功能失效故障未能完全復現，產品不報警故障也不能復現。

3改進措施及驗證情況

3.1改進措施

為解決因托馬斯膠液浸入大接線片與檢測頭端面間隙處導致兩者之間不導通的故障，同時為提高接地線與檢測頭的導電性，采取了以下改進措施：（1）取消灌注托馬斯膠液。（2）增加保護焊點。（3）在工藝上增加了對螺母在不同溫度下的安裝力矩。

3.2 試驗驗證

為驗證改進措施的有效性，對改進后的產品進行了廠內驗證試驗，試驗項目有：功能性能試驗、高溫試驗、低溫試驗、加速度試驗、沖擊試驗、振動試驗，試驗后檢查產品性能合格。

4結論

信號器不報警故障進行了改進，經廠內試驗驗證和裝機試驗驗證，改進后的產品未再出現不報警故障，產品改進措施有效。

參考文獻

[1] 《航空發動機設計手冊》總編委會.航空發動機設計手冊：傳動及潤滑系統：第12冊[M].北京：航空工業出版社，2001.

[2] 林基恕.航空燃氣渦輪發動機機械系統設計[M].北京：航空工業出版社，2005.