某型压力调节器出口气流脉动故障分析

宋冬　葛俊　施晓伟

【摘 要】该型压力调节器用于飞机环控系统系统引气子系统，功能是接通或强制关闭来自发动机的引气，且接通时具备自动调节压力的功能，保证进入环控系统的压力恒定。该型压力调节器在某次发动机试车时，座舱出风口有脉动气流，经排故分析是压力调节器故障。本文将从该型压力调节器的主要结构、基本工作原理和脉动故障形式等方面进行分析。

【关键字】压力调节器;脉动气流;故障分析

中图分类号： TH457 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）30-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.026

Fault Analysis of Flow Pulsation at Outlet of a Pressure Regulator

SONG Dong GE Jun SHI Xiao-wei

（Wuhu TianHang Aero-Tech Co.，Ltd， Wuhu Anhui 241000， China）

【Abstract】This type of pressure regulator is used in the air intake subsystem of the aircraft environmental control system.Its function is to switch on or force off the air intake from the engine，and it has the function of automatic pressure adjustment when switching on to ensure the constant pressure entering the environmental control system.During some engine test，there was pulsating air flow in the cabin outlet.This paper analyzes the main structure，basic working principle and pulsating fault form of the pressure regulator.

【Key words】Pressure regulator; Pulsating air flow; Fault analysis

0 概述

該型压力调节器作为环控系统引气子系统的重要部件，控制从发动机引气引入环控系统的气体压力，是第一级压力控制单元，通过自动调节保证环控系统的压力处于恒定，并具备强制关闭和开启发动机的引气。其主要由调节机构、伺服机构、控制部件、关断装置、操纵部件等组成，故障率低。

1 工作原理

在没有进口压力时，调节机构1的活门在打开最大状态;随着进气压力增大和进气量的增加，出口压力随着增大至规定值时，打开控制机构5的流通截面，空气进入伺服机构2的A腔，波纹管4压缩弹簧3，向关闭流通截面C的方向移动调节机构，减小流通截面，限制压力继续增大;出口压力减小，控制机构5的流通截面关闭，在弹簧3的作用下，调节机构1开度增大。工作原理图见图1。

控制机构5和伺服机构2出故障时，入口压力增大，出口压力也增大，达到控制机构8的调定压力时，流通截面打开，空气进入控制装置11中波纹管21的B腔，活门20打开，将活塞12的G腔内压力排入大气，活塞12向上移动，活门16打开，把关断装置22的活塞内腔P与大气相通，活门17关闭，切断调节器内腔与E腔之间的管路，活门19关闭，切断活塞外腔D与调节器出口之间的管路，活塞两端产生压差，克服弹簧24的弹力，减小或关闭流通截面，减小出口压力;入口压力降低，控制机构8关断流通截面，控制装置11中波纹管21的B腔中空气从控制机构8的节气门10排入大气，活门20关闭，活塞12内腔G通过节气门14与入口压力相通，活门16关闭，活门17打开，活塞内腔P与调节器E腔相通，活塞23打开流通截面。

图1 工作原理图

2 故障形式和分析

本次故障形式表现在地面首次发动机性能试车时，单发转速在90%左右，检查空调系统工作时发现供气有脉动现象。提高发动机转速到100%后故障消失，后降低发动机90%左右转速时，气流脉动出现，对产品强制关闭，能切断环控系统，产品故障消失。在第二次试车时故障复现后顺着环控系统排查，在压力调节器出口的管路上感受到脉动气流，判断为该压力调节器故障。

将该压力调节器装在试验台上进行故障复现检查，分别检查正常调节状态、强制打开关闭状态和自动打开关闭状态下产品的工作状态。

在一定工作温度、一定工作压力和流量的试验条件下，在修理工艺要求的压力测试点之间上升或下降来检查调节器的自动关闭和打开。在入口压力不小于0.833MPa时，调节器应自动关闭，在多个压力点多时间对产品进行了5次检查，性能均良好，试验无明显异常。

经反复试验，产品故障不复现后，选择在非技术参数要求的测试点反复试验，最终发现产品在0.675MPa压力下就已经自动关闭且出口压力不稳，记录台显示压力明显下降并有波动的压力，产品在试验台上有脉动现象，故障复现。且不满足“入口压力不小于0.784MPa时，调节器自动关闭”的技术要求。

根据对产品结构和原理的分析，产品存在脉动现象的具体故障部位应该是活塞23处因感受到的压力差不稳定，导致产品工作时开时关，出口气流脉动。而影响故障活塞23感受压力的部位主要是操纵部件11中的活门16、20、17、19，通过活门的开启和关闭控制活塞两侧内腔的压力的变化，而活门16、20、17、19的开启和关闭主要是靠波纹管21感受到从控制部件8中来气体的压力，压缩弹簧从而控制活门16、20、17、19向上移动从而打开和关闭。故障定位到波纹管21，因波纹管损坏导致压力在进入波纹管的B腔时，压力无法克服弹簧力，活门无法正常打开或关闭，导致活塞内腔P与调节器E腔不相通，活塞23无法正常打开，一直处于半开半关的状态，产品出口有脉动现象。

3 结论

本文从压力调节器的机构和原理，结合产品故障现象，在现行修理要求基础上增加了无技术要求的压力点和流量点的测量，反复试验最终故障复现。在排故过程中积累了一些经验，对于产品的修理有借鉴作用，希望能够对读者起到帮助作用。

【参考文献】

[1]李曙林，贾连英.苏27型飞机飞机构造.第一版，2002.1.

[2]王平军.苏30型飞机飞机构造.第一版，2001-10.