APS3200型APU滑油系统常见故障及排故方法

刘昕 侯治赫 刘鹏博

摘要：滑油系统是APU最重要的系统之一，本文根据APU滑油系统的工作原理，结合APU试车测试台的大量试车数据给出了该系统的常见故障及其排故思路，并制定了相应的排故决策图，通过该研究，提高了APS3200型APU滑油系统的各种常见故障的排故效率，节省了大量人力和时间成本，在民航维修领域具有现实的指导意义，并对其他类型故障的排故工作具有一定的参考价值。

关键词：辅助动力装置；滑油系统；排故决策图；常见故障

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辅助动力装置，应用在空客A320系列飞机上。

滑油系统是APU内部最重要的系统之一，其作用是润滑、冷却和清洁APU内部的齿轮、轴承以及交流发电机。该系统的稳定运行，对APU的使用寿命和性能表现有着非常重要的影响。

本文针对APS3200型APU滑油系统的常见故障，根据系统的理论知识，结合APU试车测试台的相关数据和排故经验，分析了造成滑油系统各种故障的原因，提出了针对性的排故方法，能够有效地提高排故效率。

1 APS3200型APU滑油系统简介

滑油系统包括三个部分，分别是供油路、回油路和通气路（见图1）。滑油系统工作时，由滑油量传感器、滑油低压电门以及滑油温度传感器等监控部件对整个系统的工作状态进行监督，确保系统稳定、安全地运行。

1.1 供油路

该型APU的附件齿轮箱同时作为 APU滑油的结构油箱为滑油系统提供滑油。当APU起动时，ECB向除油活门通电，活门打开，此时供油泵还不能将滑油供入系统，这样是为了降低APU的起动负载。当APU加速到55%转速时，ECB停止向除油活门供电，此时供油泵向系统供油。滑油先后经过滑油散热器、滑油滤后，分别到达前轴承、后轴承、齿轮箱内部齿轮和轴承以及交流发电机等处，进行润滑、冷却和清洁。

1.2 回油路

该系统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轴承、齿轮箱内部齿轮和轴承等，滑油在润滑各部件后在重力的作用下回到齿轮箱内。回油泵回油的部件包括交流发电机和后轴承，在各自回油泵的作用下，滑油在润滑各部件后回到齿轮箱内。

1.3 通气路

在齿轮箱内部，有一个带有辐射状孔的空轴的油气分离器齿轮，它不只起到中间传动作用，当APU运转时，齿轮箱内会形成油气混和雾，依靠油气分离器齿轮旋转将油气进行分离，使滑油依靠重力和离心力作用回到油槽内，而气体通过辐射状的孔进入齿轮箱腔体内的一条气路，并通过一根气管到达排气段，排出机外。

2 APU滑油系统常见故障类型及排故方法

该型APU滑油系统常见故障类型包括滑油压力高、滑油压力低、滑油温度高、滑油系统污染以及滑油渗漏等。

2.1 滑油压力高

1）滑油压力高的危害

APU在翼运行时，飞机上并不能监测到滑油系统压力。因此，如果APU长期在滑油压力高的状态下工作，可能造成系统内各个封严以及滑油喷嘴等部件的损坏，进而造成滑油渗漏。有些由于滑油耗量高而下发的APU，其根本原因是滑油压力高。

2）故障分析及排故方法

该型APU滑油系统的正常压力范围为50～60psig，当滑油压力过高时，释压活门会被打开，形成一条释压通道，将部分滑油引回到供油泵入口处，从而降低系统内的滑油压力。释压活门是滑油系统内唯一的压力调节部件，其本身是一个固定阀值的弹簧活门。因此，一旦发现系统滑油压力高，就说明释压活门未起作用，必须对其进行更换，才能排除故障。

2.2 滑油压力低

1）滑油压力低的危害

该型APU在起动完成后，滑油低压电门（LOP）每隔10s对系统压力进行一次测试。当滑油压力低于35psig时，该电门会向电子控制盒（ECB）发送信号，触发APU自动停车。

2）故障分析及排故方法

可能引起APU滑油压力低的原因包括：LOP电门故障、释压活门阈值过低或卡砠、供油泵损坏，以及滑油管路有异物堵塞、大量漏油等。由于大量漏油而引起滑油压力低的故障现象是非常明显的，只需找到漏点进行修理即可。如果没有大量的漏油却出现了滑油压力低现象，根据APU试车台的排故经验，首先应确认是否是由于LOP电门故障而造成的，拆下该电门进行测试或直接进行更换，如果更换后故障现象依舊，则对释压活门进行检查。如果释压活门的内置弹簧损坏使其阈值低于35psig，或者活门被金属屑等异物卡住造成系统无法建立正常的滑油压力时，都会造成滑油压力过低的现象。如果确认释压活门正常，则检查供油泵是否损坏。该型APU的滑油供油泵是一个定容的叶片泵，因此只要其结构部件没有损坏就可以确认供油泵没有问题。最后检查滑油管路是否堵塞，如果管路内存在严重堵塞，有可能造成滑油无法进入系统，导致APU自动停车。

APU滑油压力低排故决策图如图2所示。

2.3滑油温度高

1）滑油温度高的危害

该型APU工作时，由一个滑油温度传感器来监控系统内的滑油温度，当滑油温度高于135℃时，传感器会向ECB发送信号，触发APU自动停车。

2）故障分析及排故方法

可能引起APU滑油温度过高的原因包括：滑油散热器阻塞、冷却风扇失效或功率过低、发电机异常高温、滑油温度传感器假信号等。如果出现滑油温度过高而导致APU自动停车，根据以往的排故经验，首先检查滑油散热器是否堵塞，发现堵塞后，清理或更换滑油散热器即可。如果散热器没有问题就要检查冷却风扇是否失效或功率过低，将其拆下进行检查或直接更换。如果冷却风扇没有问题，则需检查发电机表面温度，如果发现异常高温，则需更换发电机后重新进行测试。如果上述部件都没有问题，就需要检查滑油温度传感器，确认是否由于该传感器故障发出假信号而引起APU自动停车。滑油温度传感器的可靠性非常高，极少发生故障，而且其安装位置在齿轮箱的前侧靠下的位置，拆下时会造成大量的滑油泄漏。由于发电机异常高温而引起的滑油系统超温的现象也非常少，因此当出现滑油温度高自动停车时，优先考虑滑油散热器和冷却风扇故障。

APU滑油温度高排故决策图如图3所示。

2.4 滑油中有金属屑

1）金属屑的类型

在检查磁堵时，如果发现有金属屑，并不能确定该APU的滑油系统已经被污染，需要根据金属屑的类型、数量并结合近期对滑油系统各部件的维修及更换记录进行判断。通常情况下，系统内新产生的金属屑为银色针状或片状，如果发现该类型的金属屑一定要严肃对待。如果只是发现少量黑色或参杂银色的碎屑，而且该APU近期更换过滑油散热器，可能只是因滑油散热器内部管路结构比较复杂，清洗时没有彻底清除内部残残存在管路内的金属屑所致。

2）发现金属屑时的排故方法

检查磁堵时，如果发现金属屑，排故方法如下：

a. 首先检查系统供油油滤，如果在油滤上未发现或只发现少量黑色金属碎屑，可以初步判断这些金属屑为齿轮箱或滑油散热器内残留的金属屑，滑油系统并未被污染，继续正常使用APU，并持续对磁堵和油滤上的金属屑情况进行关注。

b.如果在油滤上发现较多的金属碎屑，但其中并无银色针状或片状金属屑，则需要更换该油滤及系统内的滑油，清洁磁堵后APU运转15min，再次检查磁堵和油滤。通常情况下，磁堵上可能还会有少量金属屑，但油滤上的金属屑会大幅度减少，这种情况下可以初步判断金属屑为齿轮箱或滑油散热器内残留的金属屑，滑油系统并未被污染。

c.如果发现磁堵上有银色针状或片状的金属屑，很有可能是轴承等关键部件损伤所产生，在系统油滤上也会发现类似的金属屑，这种情况是不被允许的，该APU需要下发进行修理。

d.如果发现磁堵和油滤上都有大量的金属屑，甚至油滤旁通指示销已经弹出，显示系统油滤已经旁通打开，说明滑油系统已经被污染，需要将APU下发进行修理。

滑油中有金属屑的排故方法决策图如图5所示。

2.5 滑油渗漏

1）常见滑油渗漏点及渗漏现象

该型APU最常见的渗漏点分别为前唇形封严、后唇形封严、前碳封严、后碳封严、前气封严、后气封严、后轴承腔供油管路和回油管路与后轴承腔接口处。如果前唇形封严处漏油，那么在余油面板最前方的余油孔中会有滑油流出。如果后唇形封严处漏油，在APU尾喷管处的齿轮箱通气管路的出口处会有滑油流出。前碳封严和前气封严配合工作，防止齿轮箱内的滑油进入负载压气机，一旦此处漏油，会有滑油进入蜗壳，再经余油面板中间的余油孔流出。同样，后碳封严和后气封严配合工作，防止后轴承腔内的滑油进入APU动力段，一旦此处漏油，会有滑油从尾喷管中排出，如果发生这种情况，APU停车后可以目视观察到二级涡轮葉片上有滑油。后轴承腔供油管或回油管与后轴承腔接口处的渗漏一般比较缓慢，很难在第一时间发现，短时间内也不会引起滑油耗量增高，但随着时间的积累，在漏油处会有大量的油泥形成，故障现象也是非常明显的。

2）滑油渗漏的原因

造成滑油渗漏的主要原因包括以下几点：

a.滑油系统内滑油压力过高，造成各封严损坏，详见本文2.1节中的内容。

b.前气封严依靠从动力段引来的一根外部管路提供密封气源，如果该管路堵塞或断裂，都会造成气源缺失，从而使前气封严失去作用，从而引起滑油渗漏。

c.如果APU在翼使用时间过长，部分封严可能因老化而引起漏油，该现象主要发生在前后唇形封严以及后轴承腔供油管和回油管与后轴承腔接口处的封严上。

3 结论

经过APU试车台数据验证，本文提出的排故方法能够快速有效地排除APS3200型APU滑油系统的上述故障，进一步提高排故效率，节省大量人力和时间成本，在民航维修领域具有现实的指导意义，并可对其他类型故障的排故工作提供一定参考。