某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油異常增多故障分析

王炳輝 趙新偉 廉亞星

摘要：針對(duì)一起某型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)滑油量異常增多故障，分析了滑油系統(tǒng)工作原理和故障成因，準(zhǔn)確定位了故障部件，為該型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)故障的排除提供參考。

關(guān)鍵詞：渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)；滑油系統(tǒng)；異常增多；故障分析

Keywords：turbojet engine；lubricating oil；abnormal increase；failure analysis

滑油系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)工作系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功用是將足夠數(shù)量和適當(dāng)粘度的清潔滑油連續(xù)不斷地噴到發(fā)動(dòng)機(jī)軸承和傳動(dòng)齒輪的嚙合處進(jìn)行潤滑，以減少機(jī)件磨損，并帶走摩擦所產(chǎn)生的熱量和臟污。實(shí)踐證明，如果滑油系統(tǒng)工作不正常，輕則造成發(fā)動(dòng)機(jī)軸承和齒輪等機(jī)件過度磨損或過熱燒傷，重則直接損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，危及飛行安全。

1 故障描述

某型飛機(jī)晝間飛行，機(jī)組進(jìn)行再次出航前檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱內(nèi)油量超出上位限。查閱該機(jī)飛行前滑油加添履歷，該發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行前加油量為11.3L，考慮油液熱態(tài)膨脹及飛行消耗等原因，航后熱態(tài)檢查滑油量最多不應(yīng)超過11.7L，但此時(shí)滑油箱內(nèi)實(shí)有油量卻達(dá)12.5L，綜合判斷為發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱內(nèi)油量異常增多故障。

2 系統(tǒng)原理

該型發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油系統(tǒng)為閉式自動(dòng)潤滑系統(tǒng)，其工作油路可分為供油、回油、通氣等三部分，原理示意圖如圖1所示。

在供油部分，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)油泵將滑油箱內(nèi)的滑油抽出后加壓，經(jīng)滑油濾后分別去住前軸承、中軸承、后軸承、軸間軸承、中介軸承、傳動(dòng)機(jī)匣和附件機(jī)匣等軸承和齒輪嚙合處進(jìn)行潤滑和散熱，并通往最小滑油壓力信號(hào)器和滑油壓力表受感部，使滑油壓力表指示出滑油壓力。

在回油部分，潤滑后含有大量空氣的高溫滑油，分別流回到前、中、后三個(gè)收油池和附件機(jī)匣內(nèi)，三個(gè)收油池的滑油又經(jīng)回油泵抽回至附件機(jī)匣。主回油泵再將附件機(jī)匣的滑油送至油氣分離器進(jìn)行油和氣的分離，分離出來的滑油經(jīng)滑油散熱器后返回滑油箱，分離出來的氣再返回至附近機(jī)匣。

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，滑油由于受噴嘴的噴射、飛濺和受熱而部分汽化，同時(shí)部分壓縮空氣還可能經(jīng)封油裝置進(jìn)入滑油系統(tǒng)內(nèi)部，從而使滑油系統(tǒng)內(nèi)積聚大量的滑油蒸氣。為防止過量的蒸氣聚集造成滑油系統(tǒng)密封性變差，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置了通氣部分。其中軸承機(jī)匣內(nèi)腔、前支承殼體內(nèi)腔和滑油箱聚集的滑油蒸氣分別被導(dǎo)管引至附件機(jī)匣，與油氣分離器分離出來的滑油蒸氣一起，由離心通風(fēng)器對(duì)滑油蒸氣中夾雜的油滴再次進(jìn)行分離，最終油液流回附件機(jī)匣，氣體則排出機(jī)外。

3 原因分析

正常情況下，該型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱內(nèi)的滑油量熱態(tài)時(shí)比冷態(tài)時(shí)約多0.4L。造成滑油量異常增多的主要原因有：滑油散熱器中的紫銅管破裂，使煤油混入滑油系統(tǒng)；液壓泵和附件機(jī)匣連接部分的密封裝置失效，使液壓油混入滑油系統(tǒng)；滑油箱連接附件機(jī)匣的單向活門不密封，造成飛機(jī)停放時(shí)滑油過量流入附件機(jī)匣，而在航前準(zhǔn)備時(shí)保障人員不掌握發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱油量具體情況，再次補(bǔ)加滑油至箱體規(guī)定值，飛行時(shí)附件機(jī)匣中多余的滑油重新返回滑油箱，造成箱體內(nèi)滑油異常增多。根據(jù)上述可能的故障誘因，逐項(xiàng)查找并判斷定位故障成因。

首先，判斷有無其他類型油液混入。通過判讀發(fā)動(dòng)機(jī)飛參記錄數(shù)據(jù)和詢問飛行人員飛機(jī)使用情況，得知發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)無明顯異常變化。目視檢查滑油顏色正常，用手感覺滑油粘度，用嗅覺辨別滑油氣味，判斷滑油無異常。對(duì)滑油采樣，送油料化驗(yàn)部門進(jìn)行理化分析，檢查滑油粘度和閃點(diǎn)均符合規(guī)定，各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。綜合判定滑油中無煤油或液壓油混入。

其次，判斷是否補(bǔ)加滑油過量。詢問機(jī)組人員該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油加添情況和查閱滑油加添履歷，發(fā)現(xiàn)近期該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油消耗量一直比較穩(wěn)定，無異常變化。記下該發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻狀態(tài)下的滑油量數(shù)據(jù)，停放兩天后再次檢查滑油箱中滑油量無變化，判定該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部密封性良好，無過量補(bǔ)加問題。

再次，通過地面試車確定故障原因。發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車約10min后，滑油箱中滑油從11L上升到12L，滑油異常增多現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻后，放出附件機(jī)匣中的滑油與其他發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)滑油量較其他發(fā)動(dòng)機(jī)少約1.5L。考慮到該發(fā)動(dòng)機(jī)兩次滑油箱中滑油的增多量和放滑油檢查的損耗量，判定滑油箱中增多的滑油為附件機(jī)匣中缺少的滑油，滑油箱油量自動(dòng)增多的故障原因是滑油自循環(huán)系統(tǒng)工作異常。

根據(jù)該型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)工作原理，結(jié)合前期排故所做的工作，可進(jìn)一步推斷出是油氣分離器故障。油氣分離器是滑油系統(tǒng)回油部分的主要機(jī)件（內(nèi)部構(gòu)造見圖2），在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，被回油泵抽回的帶泡沫的滑油從油氣分離器軸承座上的圓孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)，由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)進(jìn)行分離。分離后的滑油經(jīng)管路回到滑油箱，分離后的氣體經(jīng)轉(zhuǎn)子中央的離心活門返回附件機(jī)匣。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在小轉(zhuǎn)速工作時(shí)，為防止影響滑油箱的回油量，彈簧將離心活門關(guān)閉，當(dāng)油氣分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過4100 r/min后，離心活門打開工作。由此可進(jìn)一步推斷故障原因是油氣分離器內(nèi)的離心活門工作不正常，離心活門的打開轉(zhuǎn)速偏大，使得油氣分離的轉(zhuǎn)速偏大，造成在正常情況下應(yīng)該進(jìn)行油氣分離的滑油蒸氣沒有被分離而是直接進(jìn)入了滑油箱，使滑油箱中的滑油量自動(dòng)增加。

因此，可斷定該發(fā)動(dòng)機(jī)滑油箱中多出的滑油為發(fā)動(dòng)機(jī)工作在N2轉(zhuǎn)速為74.75%至N2離（N2離為該發(fā)油氣分離器離心活門開始工作時(shí)的N2轉(zhuǎn)速）期間未能進(jìn)行油氣分離而直接返回滑油箱內(nèi)的蒸氣所攜帶的滑油。

4 總結(jié)與建議

該型國產(chǎn)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，對(duì)滑油系統(tǒng)的工作可靠性要求較高。在日常維護(hù)工作中，應(yīng)注意掌握發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)變化規(guī)律，應(yīng)敏感對(duì)待其細(xì)微的變化，認(rèn)真查明原因，確保發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量。

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)，在做好日常油量消耗規(guī)律監(jiān)控的同時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)把好油料“加添關(guān)”，防止水分、雜質(zhì)因人為因素進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。嚴(yán)格落實(shí)滑油濾定期清洗、滑油質(zhì)量理化分析等周期性工作，及時(shí)更換使用到壽或質(zhì)量不合格的滑油，對(duì)金屬含量超標(biāo)的發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)真分析原因，慎重處理。

作者簡介

王炳輝，高級(jí)工程師，主要從事某型飛機(jī)維修管理、發(fā)動(dòng)機(jī)工程及可靠性管理工作。

趙新偉，助理工程師，主要從事某型飛機(jī)航線維修、管理及放行工作。

廉亞星，助理工程師，主要從事某型飛機(jī)航線維修、管理及放行工作。