波音777 飞机饮用水泵故障分析

波音777 飞机件号为8543 的饮用水泵向飞机的水系统提供压力，供旅客饮用、清洗、厕所冲洗和厨房使用等。饮用水泵故障虽不会影响飞机的安全性和适航性，但却严重影响客舱服务质量。在飞机航线运行和维护过程中，易造成航班的延误。

1 故障描述

以北京首都机场为运行主基地的某航波音777 机队，近年来饮用水泵故障频发，航线更换新水泵后故障虽可排除，但使用短时间后又会因故障而更换。根据可靠性部门的统计，近3 个月内该航波音777 机队共拆换饮用水泵14 个，该件的平均非计划拆除时间（MTBUR）为2024h。

查询该饮用水泵（件号8543）的部件维护手册（CMM），厂家在手册中给出的正常使用寿命为连续工作15000h以上，而波音网站上公布的该件全球机队一年之内的MTBUR 为41123h，平均故障间隔时间（MTBF）为51403h（见图1），这与该航司777 机队可靠性统计的数据相差甚远。

图1 件号8543的饮用水泵在全球机队的MTBUR和MTBF数据

2 系统介绍和原理分析

2.1 波音777 飞机饮用水系统

波音777 客机有两个饮用水泵（777货机仅安装一个），为全舱饮用水系统的各个设备提供压力（见图2）。两个饮用水泵的安装位置均在飞机的散装货舱，水泵的出口总管处安装了两个单向活门和一个压力电门。正常情况下，飞机的水系统工作只需一个饮用水泵运转，每次飞机落地时系统会自动转换为另一个水泵运转，两个饮用水泵交替工作，互为备份。

图2 波音777客机饮用水系统原理图

单向活门可以防止系统反流，当压力电门感受到低压信号时（小于10psi），水系统控制器将感知到一个错误信号，并自动启用另一个饮用水泵工作。

2.2 件号8543 饮用水泵的工作原理

件号8543 饮用水泵由一个三相电动机和装有叶轮的蜗壳组成，主要部件由电机壳体（图3 中的235）中的定子组件（图3 中的230）和转子组件（图3 中的160）以及一个离心叶轮（图3中的125）组成。

该水泵是一个自循环冷却装置。当三相电动机通电时，饮用水泵开始工作，电压施加到定子绕组上，在电磁作用的驱动下转子开始旋转，离心叶轮被转子组件带动，将饮用水从泵的进口吸入（图3 中的蓝色箭头代表水流进口方向），向泵的出口运动（图3 中的黑色箭头代表水流出口方向），使出口的水压增高。叶轮处的安装螺栓（图3 中的120）是中空的，而转子组件也是中空轴，水流可以通过这条通道进入水泵的后端轴承，起到润滑和冷却的作用。

3 故障原因分析

车间对多个故障水泵进行分解后发现，进水管的内侧和叶轮表面附着有大量水垢，叶轮已经不能自由转动（见图4）。转子和衬套之间因水垢的堆积已完全卡死，这些部件都是旋转配合件，水垢导致转子组件卡滞，无法旋转，水泵不能正常工作（见图5）。

图5 水泵分解后转子组件处的水垢

水垢是由硬水（含钙、镁离子较多）加热后，水中的碳酸根与钙、镁等离子相结合，形成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁等物质，粘附在容器壁上形成的，其导热性能非常差。北京首都机场地区的水质偏硬，更加速了波音777 机队饮用水泵中水垢的形成。经调查，首都机场的机上饮用水提供方在几年前配有水软化装置，但近年来因成本原因不再使用水软化装置，这也是导致饮用水泵故障率升高的原因之一。

从设计的角度考虑，件号8543 的饮用水泵抗水垢积聚的能力很弱，由于飞机供电后即为水泵的定子线圈（图3 中的230）通电，长时间的通电造成定子线圈所处的电机壳体（图3 中的235）温度升高，而转子电枢和滑动摩擦的轴承部分的温度更高，随着时间的推移叶轮和转子组件周围将附着大量的水垢，导致水泵工作异常。

4 解决措施

从故障源头分析，对飞机饮用水进行软化，降低水的硬度，提高水质，可以有效降低波音777 飞机件号8543 饮用水泵的故障率。

从工程角度出发，对饮用水泵进行改装或更换为抗水垢积聚能力强的水泵，也是降低故障率的一种方法。此外，在持续性适航维修方案（CAMP）中加入自编条目，根据航司自身的使用经验，定时对件号8543 的饮用水泵进行车间分解、水垢清洁及相关维护，也可以降低其故障率。

从实际航线运行角度，由于波音777客机安装两个饮用水泵且互为备份，当遇到航前或过站有饮用水泵的突发故障时，可以采取以下方法快速操作：在右5 门乘务员ASP 操作面板上，按下超控OVERRIDE 按钮，人工转换至备份的饮用水泵（见图6）。

图6 客舱ASP面板上的超控操作按钮

5 总结

波音777 机队主运行基地为水质偏硬地区，其件号为8543 的饮用水泵故障率明显上升。在机队实际运行维护过程中，可参考本文提出的解决措施来降低饮用水泵的故障率，减少航班延误，也可参考B777 飞机维护手册（AMM）程序，对整个飞机饮用水系统进行清洁除垢。但后者成本较高，需要根据实际情况评估后采用。