B737飞机电源系统研究及故障分析

1、B737飞机电源系统研究及故障分析2011年第35期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATIONo机械与电子0科技信息B737飞机电源系统研究及故障分析徐佳(广州民航职业技术学院广东广州510403)【摘要】飞机电源系统是飞机上电能产生,调节,控制和电能变换部分的总称,飞机飞行时向全机提供足够数量和一定质量的电能,满足用电设备的需要.为了更好地使用和维护该系统,本文以B737飞机为例,主要介绍该系统的组成,工作原理,并就其故障,维护作以简单分析.【关键词】B737飞机;电源系统;故障分析0引言飞机电源系统是机载电气设备的一个重要组成部分.它承担了向飞机上的所有用电

2、设备供电的任务.随着飞机用电设备的日益增多.电源系统的可靠性,维护性及可测试性都成了人们日益关注的目标,存在于电源系统中的故障可能会导致空中断电.不仅会影响飞行任务的完成.而且会威胁飞行安全.导致机毁人亡的严重后果,所以飞机电源系统的故障诊断问题对整个飞机系统的稳定至关重要B737是使用最广泛的商旅客机.其电源系统采用了当前较为流行的恒速恒频fcscv)和变速恒频(VSCF)技术.具有较强的代表性1B737电源系统组成及性能1.1主交流电源B737飞机有两种主交流电源.有的飞机装有恒速恒频交流电源.有的装有变速恒频交流电源.两者可以互换恒速恒频交流电源由齿轮差动式液压恒定速传动装(CSD),二

3、级式无刷交流发电机(GEN),发电机控制器(GCU),发电机控制继电器(GcR),发电机断路器(GB),手动控制电路,测试模块和电流互感器(cT)等构成.CSD的输出额定转速为6000rpm,发电机有4对极.输出115/200V,400Hz三相交流电.GCU对主交流电源进行控制和保护.其中的电压调节器用于保持调节点三相电压平均值于一定范围内.出现不对称故障时限制高相电压.当发电机发生下列故障时,GCU送出信号使GCR或GB跳闸:调节点三相平均电压对应的相电压超过127V一133V时:发电机相电压低到97V103V并保持5s一9s时:当发电机或馈电线发生短路且电流超过200A时;当发电机负载电流

4、超过170A一175A并延迟一定时间后;当CSD的输出转速不正常.出现425Hz一435Hz过频或360Hz一370Hz欠频并持续O.25s一0.6s时.其中过压,欠压,差动和过流时断开GSR,过流保护时欠频保护不会再动作.发电系统正常停车时欠压保护不工作1-2辅助电源APU传动的发电机装于飞机尾部垂尾下方的小舱内.舱的下方有舱门供装卸APU或发电机.发电机工作转速恒定.GCU和发电机传动的发电机控制器相同APU发电机正常供电时.”APUGENOFFBUS”灯必须熄灭,电压表的指示应在110V一125V范围内.频率为400+5Hz.l-3直流电源B737飞机的直流电源有三台变压整流器,一台蓄电

5、池,蓄电池充电器,外直流电源连接器座和测量仪表及指示灯等构成变压整流器额定输出电压为28V,电流为50A,由115/200V,400Hz三相交流电压供电.均放在电子设备舱蓄电池可以是36A?h或38A?h的镍镉电池.由2O个单格电池组成.由专门的充电器充电蓄电池充电器将115/200VAC三相电能变为直流电.由115VAC地面勤务汇流条或115VAC2号主汇流条供电.充电器可在一小时内将放电的电池充满充电过程有三个阶段,先为恒流充电,电池将充满电时转为脉冲式充电.在10s左右时间内输出8个脉冲后,转为恒压工作状态这样可保持电池100%充电状态,又不电解水,不使电池过多地放出气体.并防止电池过热

6、.充电器有三个工作模式,即充电模式,保护模式和变压整理模式.充电模式有两个状态,一为恒流充电,将充满电时转为脉冲充电模式f充电器进入保护模式时不再输出电能);电池充电后转入恒压工作,即变压整流器状态.向28VDc热电瓶汇流条供电,电压为28V.B737交流电源系统具有如下特点:没有并联的交流电源;后接通的电源取代先接通的电源:所有电源需要人工接通.2B737电源配电系统2.1交流配电系统B737飞机配电系统包括115VAC配电系统,28VAC配电系统28VDC配电系统和应急电源配电系统.交流电源系统采用独立供电方式.每个交流电源系统由发电机汇流条,主汇流条及一个转换汇流条组成.发电机汇流条和主

7、汇流条分别向大负载和次要负载供电.转换汇流条向主要负载供电.交流发电机通过GB向各自的发电机汇流条供电.APU发电机和交流外电源分别通过APB和EPC向左右发电机汇流条供电如果1号发电机汇流条失效.而且汇流条转换电¨又放在”自动”位.则GBI断开,在延时O.25s后.1号转换继电器GCU的控制下接通.1号发电机的转换汇流条由2号发电机汇流条供电0.25s的延时是为了防止电源正常转换时出现短时间并联的情况.存1号发电机失效后.它的发电机汇流条和主汇流条断电.而且飞机具有自动卸载能力.当只有一台发电机工作时.BPCU会自动断开厨房电源,以保证发电机不至于过负荷如果在发电机故障时.APU已

8、工作.APU发电机可以替代失效的发电机并向其用电设备供电交流电源系统具有如下特点:所有交流电源均不能斤联f作:发电机及地面电源的供电必须通过人_丁扳动电门来接通.并且在供电中接通一个新电源会自动断开原有电源;若需地面电源供电,蓄电池电门必须放于”ON”位,否则地面电源无法接通.2.2直流配电系统直流电源系统主要由三台变压整流器组成,它们可以并联作,在交流电源及TR正常时,TR1向1号直流汇流条供电.TR2向2号直流汇流条供电,当汇流条转换电门放”AUTO”位时.TR1和TR2并联1一作.通常TR3为蓄电池汇流条供电.并作为TRI和TR2的备份当使用自动驾驶仪进近着陆过程中,TR3继电器会自动断

9、开.使直流汇流条隔离,防止单一故障会同时影响两部导航接收机和飞行控制计算机.2_3应急供电系统应急电源由静止变流器,电压传感器,蓄电池电门,应急电源电门,应急电源继电器和指示灯组成在B737飞机上有两个应急电源汇流条:28V备用直流汇流条和115V交流备用汇流条28VDC备用汇流条可由l号Dc汇流条或蓄电池汇流条供电:115VAC备用汇流条可由左115VAC转换汇流条或50OVA115v单向静止变流器供电,应急电源向重要用电设备供电.在发电机均失效时.飞机蓄电池通过蓄电池流条.?方面为接在直流备用汇流条f的重要直流用电设备供电.另一方面.通过静止变流器转变成交流电后为接在交流备用汇流条的重要交

10、流用电设备供电蓄电池汇流条的电源可以有两个来源”一个是TR3:另一个是蓄电池3关于飞机电源系统的故障分析飞机交流电源系统在运行过程中,可能出现各种不同的故障.例如系统组成部件,如发电机,调压器等本身的故障;供电线路,如馈电线,汇流条,功率均衡环节等的故障.故障的表现形式也多种多样,如过电压,欠电压,短路,断路,过频,欠频及电压不隐定等等.对出现的故障如不及时采取措施,就会引起供电异常,甚至造成严重事故.在实际排故过程中.要求我们一定针对电源系统故障的不(下转第201页)科技信息0机械与-7-OSCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第35期分析故障原

11、因得出结论:主轴,卡爪,拉杆的加工和安装误差累计有可能大于0.5ram,从而导致碰撞发生.反复的交变冲击力使卡爪弹簧环形槽上方断裂.3卡爪拉紧式结构优化改进设计措施针对故障原因.对卡爪和拉杆进行了如下整改“,/3/lr副I暮j./-X/图4改进后如图4所示,将卡爪内孔尺寸(P12mm减小至P11.2m,拉杆端部尺寸q15mm增大至Pl5.5mm,同时卡爪整体加长l0mI即49.6:mm变为59.6mm,15.2+0,01变为25+0.01un,拉杆p27导向部分缩短10mm.同时q27mm导向部分与拉杆端部之间的开挡加长10mm即尺寸34mm变为24._omm,同时15_2+.+0.315mm

12、变为25.2+0.o5“整改后卡爪的上表面完全避开了主轴q29mm的台阶孔f图示均为刀具夹紧后的状态),由于增压气缸向下的行程比7mm要小.所以卡爪上端在刀具松开和夹紧两种状态下始终在主轴q27mm的孔内往返运动,避免了卡爪和台阶孔的碰撞的可能.从而解决了卡爪断裂的故障.由于拉杆端面与卡爪单边可接触到(15.511.2)/20.5:1.65ram.而且卡爪上端外圆始终被逼迫在主轴q27mm的孔内.卡爪上端外圆与主轴27mm的孔不再存在间隙,就避免了拉杆端部进进卡爪p11.2mm内孔的可能性.从而解决了拉刀拉不紧的故障由于卡爪弹簧的钢丝直径只有0.6mm,一旦磨损断裂.6片卡爪就会散落开来,从主

13、轴锥孔中掉下.失去拉刀作用如图4所示改进后6-2.5=3.5mm,保证卡爪弹簧在刀具松开和夹紧两种状态下.始终在29mm的台阶孔内运动.从而避免产生碰撞和磨损4结论经过优化改进后的主轴卡爪式拉紧结构,刀具夹紧可靠,松刀动作顺畅自如,提高了机床工作的可靠性,实现了加工制造的高质量和高效率.【参考文献】1冯辛安.械制造装备设计M北京:机械工业出版社,2009.2王爱玲.数控机床结构及应用M.北京:机械工业出版社,2006.3夏向阳擞数控机床拉刀装置的改进J1.机床,2oo6(3).4张超.数控铣床主轴系统拉刀装置故障的修复fJ1.机电信息,2009(30)作者简介:梁伟(1964一),男,上海人,

14、高级工程师,研究方向为数控技术及应用.责任编辑:江广霞(上接第204页)动恒压控制功能,当加油量不够时,可手动投入另外一台或几台工频泵运行.(3)手动.当压力传感器故障或变频器故障时,为确保加油,每台泵可分别以手动工频方式运行.采用变频恒压供油后.飞机加油保障能力明显提高,大大减少了开泵,切换和停泵次数;电机既有电机保护器,又有软启动器,克服了启动时的大电流冲击.在软件设计中充分考虑变频与工频在切换时的瞬间电压与电流冲击,每台泵均采用软起动是解决问题的关键.责任编辑:王静】(上接第244页)同类型,结合相关维护手册,线路图册等资料,认真分析故障所处的不同区域,分析故障出现的具体飞行阶段,还要考

15、虑飞机的新旧程度.综合分析和判断故障,才能更快更准确的排除故障.本文以电源系统馈线故障为例.进行分析3.1故障原因分析电源系统馈线遍布飞机机身.如果位于机身里的某一段馈线出现短路,开路等故障.就会直接导致相应的用电负载工作出现供电故障.3.2馈线和插头故障分析飞机电源系统的供电馈线具有传输线路长.安装环境不同等特点.一般排除线路故障分为分析,测量,检查等几个环节.3.3结合故障分析馈线及插头故障B737飞机上的供电馈线及电插头分布区域很广.但是比较容易造成插头损坏烧蚀的主要区域分为:(1)高温高振动区:分布在发动机和辅助动力装置APU上的电插头:(2)高振动区:分布在左右机翼前缘的电插头;(3

16、)腐蚀区:分布在主轮舱的电插头.该区域有液压油,滑油等易腐蚀液体在排除飞机电源系统故障的时候.要综合考虑飞机的新旧程度如果飞机服役时间较长,则要考虑线路老化及插头腐蚀等因素.进行线路检查时,应该首先考虑部件,导线的连接处,如电插头,接地桩,接线块等,做到事半功倍.提高工效.B737飞机上的电气接头一般由插头P和插座J组成.中间通过插钉插孔连接,内装弹性绝缘圈密封.以下就是飞机上电插头的维护检查注意事项:(1)高振动区域或常拆卸的插头.插钉的黄金保护层容易被磨损.使插钉内部金属裸露.留下一些细微末渣.维护中只要发现插钉表面有斑蚀状.则更换插头插座组件(2)因为振动使插钉插孔贴面蠕动,使插孔被扩大,强电