GE90发动机DMS传感器碎屑处理分析_贾天瑞.pdf

61AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/1 参考文献1 费成巍，艾延廷，田晶基于信息融合的航空发动机整机振动故障诊断技术 M.北京：科学出版社，2020.2 李爱，陈果，张强，等基于多 Agent 协同诊断的飞机液压系统综合监控技术J.航空学报，2010，31（12）：2407-2415.3 陈 新 波，袁 英 民，李 小 丽，等航空发动机内部损伤智能诊断系统研 制 J.无 损 检 测，2016，38（4）：70-73.4 鲁鹏，马静.航空发动机控制系统传感器智能故障诊断 J.价值工程，2011，30（34）：27-28.5 杨虞微现代航空燃气涡轮发动机故障分析与智能诊断关键技术研究D.南京：南京航空航天大学，2007.6 刘平华.飞机发动机故障诊断专家系统研究 D.青岛：青岛科技大学，2017.7 上海航空测控技术研究所.航空故障诊断与健康管理技术 M.北京：航空工业出版社，2013.8 王俨剀，廖明夫，丁小飞.航空发动机故障诊断M.北京：科学出版社，2020.9 邓明，金业壮.航空发动机故障诊断 M.北京：北京航空航天大学出版社，2012.10 尉询楷，杨立，刘芳，等.航空发动机预测与健康管理 M.北京：国防工业出版社，2014.污染物并记录数量；2）向 EEC 报告发动机滑油回油中有铁磁性污染物，从而触发维护信息显示以便排故。3 发动机 DMS 碎屑来源发动机工作时，各旋转部件（如支撑发动机转子轴承、传动附件的齿轮、联轴器等）的接触面间以较高速度作相对运动，接触面间的摩擦使零件表面磨损产生碎屑。对于 GE90 发动机，来自滑油箱的滑油经过防泄漏活门到滑油增压泵，经滑油增压泵增压后通过滑油滤，流向主燃油/滑油热交换器，经发动机燃油冷却，继续流向滑油/滑油热交换1 故障描述一架波音 777-300ER 飞机接到 GE公司发出的紧急客户通知报告（CNR），CNR 显示该机右发单航段 DMS 传感器碎屑增加 3 个，累计 6 个，要求在下次飞机起飞前排故。2 DMS 传感器工作原理及功用2.1 DMS 传感器工作原理DMS 传感器的磁感应面从发动机滑油中捕获铁质颗粒。传感器内部有一个带双绕组的传感器线圈，其中一个绕组（感应绕组）对产生的磁干扰做出响应，产生代表捕获粒子的电压信号并流向 DMS 调节器；另一个绕组（测试绕组）接收来自DMS调节器的测试信号，并将信号耦合到感应绕组，进行端到端诊断测试。DMS 传感器是铁磁性碎屑收集器，能捕获质量大于 0.13mg 的碎屑，其工作效率取决于滑油温度及压力，一般在 85%95%。从 DMS 信号调节器传输来的碎屑数据传向 EEC，EEC 将其转化为维护信息记录到中央维护计算机（CMC）故障历史中。DMS 传感器捕获到铁磁性碎屑时将显示 CMC 维护信息。维护接近终端（MAT）也能显示DMS 是否故障。DMS 传感器工作原理如图 1 所示。2.2 DMS 传感器功能1）捕获质量大于 0.13mg 的铁磁性GE90 发动机 DMS 传感器碎屑处理 分析 Analysis on Debris Treatment for DMS Sensor of GE90 Engine 贾天瑞1杜立2/1 西北国际货运航空有限公司2 北京飞机维修工程有限公司摘要：通过实际案例分析 GE90 发动机碎屑探测系统（DMS）传感器碎屑处理过程，归纳总结 DMS 传感器碎屑种类，精准判断发动机是否继续可用。关键词：碎屑探测系统传感器；碎屑探测系统信号调节器；磁屑探测器；电子发动机控制；能谱分析Keywords：DMS sensor；DMS signal conditioner；MCD；EEC；spectrum analysisDOI:10.19302/ki.1672-0989.2023.01.00862航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/1 器，对备用发电机滑油降温，随后流向A 油池、B 油池、C 油池、转换齿轮箱和附件齿轮箱，对各自的轴承和齿轮箱进行润滑、清洁、冷却，并对 1 号滚棒轴承、3 号滚棒轴承、5 号滚棒轴承起阻尼减振作用。之后 5 个滑油回油泵将A 油池、B 油池、C 油池、转换齿轮箱和附件齿轮箱的油气混合物抽离，通过回油进口滤网去除大的非磁性碎屑，小的铁磁性碎屑被润滑回油泵的 MCD 捕获，以防止对回油泵造成损伤。最后，油气混合物流向 DMS，经过 DMS 移除滑油中的空气后回到滑油箱，完成整个发动机滑油循环。图 2 为发动机滑油分配图，从中可知 GE90 发动机 DMS 碎屑可能来自 A 油池、B 油池、C 油池中轴承的磨损，以及转换齿轮箱和附件齿轮箱齿轮的磨损。4 排故分析参考飞机维护手册（AMM）检查右发 DMS 传感器，发现右发 DMS 传感器上有 6 片碎屑，碎屑均为闪亮的带有金属光泽的银色片状物，有可能是 M50或 M50 Nil 轴承材料。将碎屑送至实验室进行能谱分析，分析结果显示碎屑 1、2、3、4 为同一类金属，碎屑 5 为一类金属，碎屑 6 为一类金属，三类碎屑化学元素成分含量如表 1 所示。从图 2 可以看出，当 DMS 传感器上发现碎屑后，需要进一步检查润滑回油泵的 MCD 以判断碎屑的具体来源。参考 AMM 继续检查滑油回油泵的MCD，在 A 油池的 MCD 上发现 10 片碎屑，碎屑均为闪亮的带有金属光泽的银色片状物，有可能是 M50 或 M50 Nil轴承材料。将碎屑送至实验室进行能谱分析，分析结果显示碎屑 1、2、3、4、5、6、7、9 为同一类金属，碎屑 8 为一类金属，碎屑 10 为一类金属，三类碎屑化学元素成分含量如表 2 所示。查询 GE 的无损探伤（NDT）手册PART 9“材料的化学元素成分组成”，M50 轴承材料的化学元素占比为：Fe-90%，Cr-4%，Mo-4.2%，V-1%，Mn-0.25%。表明 DMS 传感器上的 6 片碎屑中的 4 片是 M50 轴承材料，A 油池MCD 上的 10 片碎屑中的 8 片是 M50轴承材料，参考 AMM 可知发动机只能继续使用 2 个飞行循环（FC），之后不可用。5 结论在拆下 DMS 传感器和润滑回油泵MCD 后发现碎屑时，首先应小心移除碎屑，再将其与 GE 的 NDT 手册 PART 10“碎屑形貌特征”做对比，以辨别碎屑种类。如不能辨别，应将碎屑送至实验室进行能谱分析，将分析结果与 GE的 NDT 手册 PART 9“材料的化学元素成分组成”做对比，以确定碎屑种类。图2发动机滑油分配图DMS SENSORSENSORWINDINGTESTWINDINGSENSING FACESEMSORCOLLDMS CONDITIONERSIGNALCIRCUITBITCIRCUITFADECDMS CONDITIONEREECEDIUAIMSFADEC图1DMS传感器原理图工 程 ENGINEERING 63AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/1 有以下三种情况：1）实验分析结果为以下材料：AISI 4340 with silver（Ag），Silver（Ag），AISI 9310，AISI 4130，AISI 4340，17-4 PH，17-4 PH with Teflon，MARAGE 250，TI 6-4，TI6-4 with Tungsten Carbide，410 STT，15-5-PH，INCO 718，AISI 4340 with Vespel Ring，A286，AISI 321，AISI 4350，AISI 302，典型形貌特征为尺寸非常细小（小 于 0.03in0.03in0.002in）、有闪亮的卷曲、形状为小圆片等，应小心清理掉这些碎屑，发动机可继续使用。2）实验分析结果为以下材料：TI6-4 cast with Nickel Graphite（Ni），NCO 718 cast with Nickel Graphite（Ni），AISI 4340 with Nickel Graphite（Ni），AISI 301，2024-T351，AISI 410，AISI 440 C，典型形貌特征为黑色块状物、白色塑料片等，需要检查发动机滑油消耗率，以判断发动机是否可用。若发动机滑油消耗率小于 0.36qt/h，小心清理碎屑后发动机可继续使用；若发动机滑油消耗率大于 0.36qt/h，除执行上述操作外，还需要在接下来的 10FC 内监控滑油消耗率并在 5FC 10FC 内检查润滑回油泵的 MCD，可通过办理保留故障（DD）控制检查时间。后续运行和检查过程中发动机滑油消耗率如无额外增加且润滑回油泵的 MCD 无新碎屑出现，发动机可继续使用，MCD 检查间隔可恢复正常并关闭 DD。3）实验分析结果为 M50 或 M50 Nil，典型形貌特征为闪亮的带有金属光泽的小碎片（见图 3），按以下两种情况处理：如果碎屑来自 A 油池 MCD，发动机可继续使用 2FC，之后将不再可用，需进行换发（注：设置 2FC 时间是为了让飞机返回主基地进行换发，如飞机已在主基地，不应再使用发动机，以免对发动机造成更大损伤，增加送修成本）；如果碎屑来自 B 油池、C 油池、转换齿轮箱或附件齿轮箱，则发动机不可用，需进行换发。拥有一个具备碎屑化学元素成分组成快速分析能力的实验室非常重要，可以帮助工程师精准辨别碎屑种类，进一步判断发动机是否可用，最大限度地保障航班安全准点。当在 DMS 传感器和润滑回油泵的 MCD 发现带有金属光泽的银色闪亮小碎片时，必须提高警惕，因为该碎片极可能是 M50 或 M50 Nil 轴承材料，这时发动机将不可用，需进行换发。图3M50或M50Nil轴承材料碎屑表1DMS传感器碎屑化学元素成分含量表 金属类别 含量（%）化学元素第一类（1、2、3、4 号碎屑）第二类（5 号碎屑）第三类（6 号碎屑）Fe90.296.196.9Mo4.11.0Cr4.51.21.2V0.9Mn0.30.90.9Ni1.8表2A油池碎屑化学元素成分含量表 金属类别 含量（%）化学元素第一类（1、2、3、4、5、6、7、9 号碎屑）第二类（8 号碎屑）第三类（10 号碎屑）Fe89.396.298Mo4.9Cr4.40.9V1.1Mn0.40.91.6Ni1.7Si0.30.4