APS3200型APU滑油系統常見故障及排故方法

劉昕 侯治赫 劉鵬博

摘要：滑油系統是APU最重要的系統之一，本文根據APU滑油系統的工作原理，結合APU試車測試臺的大量試車數據給出了該系統的常見故障及其排故思路，并制定了相應的排故決策圖，通過該研究，提高了APS3200型APU滑油系統的各種常見故障的排故效率，節省了大量人力和時間成本，在民航維修領域具有現實的指導意義，并對其他類型故障的排故工作具有一定的參考價值。

關鍵詞：輔助動力裝置；滑油系統；排故決策圖；常見故障

Keywords：APU；oil system；troubleshooting decision diagram；common failure

0 引言

APS3200型APU是由普惠加拿大公司出品的一款航空輔助動力裝置，應用在空客A320系列飛機上。

滑油系統是APU內部最重要的系統之一，其作用是潤滑、冷卻和清潔APU內部的齒輪、軸承以及交流發電機。該系統的穩定運行，對APU的使用壽命和性能表現有著非常重要的影響。

本文針對APS3200型APU滑油系統的常見故障，根據系統的理論知識，結合APU試車測試臺的相關數據和排故經驗，分析了造成滑油系統各種故障的原因，提出了針對性的排故方法，能夠有效地提高排故效率。

1 APS3200型APU滑油系統簡介

滑油系統包括三個部分，分別是供油路、回油路和通氣路（見圖1）。滑油系統工作時，由滑油量傳感器、滑油低壓電門以及滑油溫度傳感器等監控部件對整個系統的工作狀態進行監督，確保系統穩定、安全地運行。

1.1 供油路

該型APU的附件齒輪箱同時作為 APU滑油的結構油箱為滑油系統提供滑油。當APU起動時，ECB向除油活門通電，活門打開，此時供油泵還不能將滑油供入系統，這樣是為了降低APU的起動負載。當APU加速到55%轉速時，ECB停止向除油活門供電，此時供油泵向系統供油。滑油先后經過滑油散熱器、滑油濾后，分別到達前軸承、后軸承、齒輪箱內部齒輪和軸承以及交流發電機等處，進行潤滑、冷卻和清潔。

1.2 回油路

該系統部件的回油方式包括重力回油和回油泵回油。重力回油的部件包括前軸承、齒輪箱內部齒輪和軸承等，滑油在潤滑各部件后在重力的作用下回到齒輪箱內。回油泵回油的部件包括交流發電機和后軸承，在各自回油泵的作用下，滑油在潤滑各部件后回到齒輪箱內。

1.3 通氣路

在齒輪箱內部，有一個帶有輻射狀孔的空軸的油氣分離器齒輪，它不只起到中間傳動作用，當APU運轉時，齒輪箱內會形成油氣混和霧，依靠油氣分離器齒輪旋轉將油氣進行分離，使滑油依靠重力和離心力作用回到油槽內，而氣體通過輻射狀的孔進入齒輪箱腔體內的一條氣路，并通過一根氣管到達排氣段，排出機外。

2 APU滑油系統常見故障類型及排故方法

該型APU滑油系統常見故障類型包括滑油壓力高、滑油壓力低、滑油溫度高、滑油系統污染以及滑油滲漏等。

2.1 滑油壓力高

1）滑油壓力高的危害

APU在翼運行時，飛機上并不能監測到滑油系統壓力。因此，如果APU長期在滑油壓力高的狀態下工作，可能造成系統內各個封嚴以及滑油噴嘴等部件的損壞，進而造成滑油滲漏。有些由于滑油耗量高而下發的APU，其根本原因是滑油壓力高。

2）故障分析及排故方法

該型APU滑油系統的正常壓力范圍為50～60psig，當滑油壓力過高時，釋壓活門會被打開，形成一條釋壓通道，將部分滑油引回到供油泵入口處，從而降低系統內的滑油壓力。釋壓活門是滑油系統內唯一的壓力調節部件，其本身是一個固定閥值的彈簧活門。因此，一旦發現系統滑油壓力高，就說明釋壓活門未起作用，必須對其進行更換，才能排除故障。

2.2 滑油壓力低

1）滑油壓力低的危害

該型APU在起動完成后，滑油低壓電門（LOP）每隔10s對系統壓力進行一次測試。當滑油壓力低于35psig時，該電門會向電子控制盒（ECB）發送信號，觸發APU自動停車。

2）故障分析及排故方法

可能引起APU滑油壓力低的原因包括：LOP電門故障、釋壓活門閾值過低或卡砠、供油泵損壞，以及滑油管路有異物堵塞、大量漏油等。由于大量漏油而引起滑油壓力低的故障現象是非常明顯的，只需找到漏點進行修理即可。如果沒有大量的漏油卻出現了滑油壓力低現象，根據APU試車臺的排故經驗，首先應確認是否是由于LOP電門故障而造成的，拆下該電門進行測試或直接進行更換，如果更換后故障現象依舊，則對釋壓活門進行檢查。如果釋壓活門的內置彈簧損壞使其閾值低于35psig，或者活門被金屬屑等異物卡住造成系統無法建立正常的滑油壓力時，都會造成滑油壓力過低的現象。如果確認釋壓活門正常，則檢查供油泵是否損壞。該型APU的滑油供油泵是一個定容的葉片泵，因此只要其結構部件沒有損壞就可以確認供油泵沒有問題。最后檢查滑油管路是否堵塞，如果管路內存在嚴重堵塞，有可能造成滑油無法進入系統，導致APU自動停車。

APU滑油壓力低排故決策圖如圖2所示。

2.3滑油溫度高

1）滑油溫度高的危害

該型APU工作時，由一個滑油溫度傳感器來監控系統內的滑油溫度，當滑油溫度高于135℃時，傳感器會向ECB發送信號，觸發APU自動停車。

2）故障分析及排故方法

可能引起APU滑油溫度過高的原因包括：滑油散熱器阻塞、冷卻風扇失效或功率過低、發電機異常高溫、滑油溫度傳感器假信號等。如果出現滑油溫度過高而導致APU自動停車，根據以往的排故經驗，首先檢查滑油散熱器是否堵塞，發現堵塞后，清理或更換滑油散熱器即可。如果散熱器沒有問題就要檢查冷卻風扇是否失效或功率過低，將其拆下進行檢查或直接更換。如果冷卻風扇沒有問題，則需檢查發電機表面溫度，如果發現異常高溫，則需更換發電機后重新進行測試。如果上述部件都沒有問題，就需要檢查滑油溫度傳感器，確認是否由于該傳感器故障發出假信號而引起APU自動停車。滑油溫度傳感器的可靠性非常高，極少發生故障，而且其安裝位置在齒輪箱的前側靠下的位置，拆下時會造成大量的滑油泄漏。由于發電機異常高溫而引起的滑油系統超溫的現象也非常少，因此當出現滑油溫度高自動停車時，優先考慮滑油散熱器和冷卻風扇故障。

APU滑油溫度高排故決策圖如圖3所示。

2.4 滑油中有金屬屑

1）金屬屑的類型

在檢查磁堵時，如果發現有金屬屑，并不能確定該APU的滑油系統已經被污染，需要根據金屬屑的類型、數量并結合近期對滑油系統各部件的維修及更換記錄進行判斷。通常情況下，系統內新產生的金屬屑為銀色針狀或片狀，如果發現該類型的金屬屑一定要嚴肅對待。如果只是發現少量黑色或參雜銀色的碎屑，而且該APU近期更換過滑油散熱器，可能只是因滑油散熱器內部管路結構比較復雜，清洗時沒有徹底清除內部殘殘存在管路內的金屬屑所致。

2）發現金屬屑時的排故方法

檢查磁堵時，如果發現金屬屑，排故方法如下：

a. 首先檢查系統供油油濾，如果在油濾上未發現或只發現少量黑色金屬碎屑，可以初步判斷這些金屬屑為齒輪箱或滑油散熱器內殘留的金屬屑，滑油系統并未被污染，繼續正常使用APU，并持續對磁堵和油濾上的金屬屑情況進行關注。

b.如果在油濾上發現較多的金屬碎屑，但其中并無銀色針狀或片狀金屬屑，則需要更換該油濾及系統內的滑油，清潔磁堵后APU運轉15min，再次檢查磁堵和油濾。通常情況下，磁堵上可能還會有少量金屬屑，但油濾上的金屬屑會大幅度減少，這種情況下可以初步判斷金屬屑為齒輪箱或滑油散熱器內殘留的金屬屑，滑油系統并未被污染。

c.如果發現磁堵上有銀色針狀或片狀的金屬屑，很有可能是軸承等關鍵部件損傷所產生，在系統油濾上也會發現類似的金屬屑，這種情況是不被允許的，該APU需要下發進行修理。

d.如果發現磁堵和油濾上都有大量的金屬屑，甚至油濾旁通指示銷已經彈出，顯示系統油濾已經旁通打開，說明滑油系統已經被污染，需要將APU下發進行修理。

滑油中有金屬屑的排故方法決策圖如圖5所示。

2.5 滑油滲漏

1）常見滑油滲漏點及滲漏現象

該型APU最常見的滲漏點分別為前唇形封嚴、后唇形封嚴、前碳封嚴、后碳封嚴、前氣封嚴、后氣封嚴、后軸承腔供油管路和回油管路與后軸承腔接口處。如果前唇形封嚴處漏油，那么在余油面板最前方的余油孔中會有滑油流出。如果后唇形封嚴處漏油，在APU尾噴管處的齒輪箱通氣管路的出口處會有滑油流出。前碳封嚴和前氣封嚴配合工作，防止齒輪箱內的滑油進入負載壓氣機，一旦此處漏油，會有滑油進入蝸殼，再經余油面板中間的余油孔流出。同樣，后碳封嚴和后氣封嚴配合工作，防止后軸承腔內的滑油進入APU動力段，一旦此處漏油，會有滑油從尾噴管中排出，如果發生這種情況，APU停車后可以目視觀察到二級渦輪葉片上有滑油。后軸承腔供油管或回油管與后軸承腔接口處的滲漏一般比較緩慢，很難在第一時間發現，短時間內也不會引起滑油耗量增高，但隨著時間的積累，在漏油處會有大量的油泥形成，故障現象也是非常明顯的。

2）滑油滲漏的原因

造成滑油滲漏的主要原因包括以下幾點：

a.滑油系統內滑油壓力過高，造成各封嚴損壞，詳見本文2.1節中的內容。

b.前氣封嚴依靠從動力段引來的一根外部管路提供密封氣源，如果該管路堵塞或斷裂，都會造成氣源缺失，從而使前氣封嚴失去作用，從而引起滑油滲漏。

c.如果APU在翼使用時間過長，部分封嚴可能因老化而引起漏油，該現象主要發生在前后唇形封嚴以及后軸承腔供油管和回油管與后軸承腔接口處的封嚴上。

3 結論

經過APU試車臺數據驗證，本文提出的排故方法能夠快速有效地排除APS3200型APU滑油系統的上述故障，進一步提高排故效率，節省大量人力和時間成本，在民航維修領域具有現實的指導意義，并可對其他類型故障的排故工作提供一定參考。