A320飞机空调组件过热故障分析

故障概况：

（一） 12 月 07 日故障现象：航前关舱门后出现PACK 1 OVHT 警告，组件出口温度指示XX，组件1电门FAULT灯亮,组件1过热断开。警告出现前，组件出口温度上升至95摄氏度，涡轮旁通活门一直在打开位。

系统原理：

空调系统的空气来自于引气系统，空气进入两侧空调系统PACK组件之前流量是受控制的，以确保基准调节温度，空气流出PACK组件后与来自客舱的再循环空气相混合，对座舱区域的温度控制，是通过控制进入混合区的热空气量来实现的，热空气的压力略高于座舱压力，以确保热空气能够流入PACK组件。

图1

1.ACSC:

空调系统控制器ACSC将PACK控制器和区域温度控制器结合在一起，它的主要功能是：根据要求进行温度调节；根据流量要求进行流量控制和监控。每个空调组件分别由自己的ACSC控制。ACSC1控制驾驶舱温度，ACSC2控制中后客舱温度。每个ACSC又有两个相同的通道，1个通道失效，另一个通道可完全接管整个控制功能。

2.FCV:

每个PACK组件有一个流量控制活门提供可变流量和关断控制，活门为电控气动活门，流量控制是通过ACSC对活门中力矩马达的控制来实现的。当PACK组件中压气机出口温度达到215°C时(12HH和32HH)，FCV开始关闭，当压气机出口空气温度达到260°C时，或者，在一个航段中四次探测到空气温度达到230°C时，产生过热警告，PACK按钮上的“FAULT”灯点亮。当PACK组件出口温度超过95°C时（13HH,34HH)，PACK组件出口温度传感器也将产生过热警告，PACK按钮上的“FAULT”灯点亮。FCV在任何一台发动机起动期间都将被自动关闭，任何一台发动机起动程序结束后30秒，FCV将重新打开。

图2

3.ACM:

ACM由一个涡轮，一个压气机和一个风扇组成，用于冷却空调引气。涡轮，压气机，风扇安装在一个转子上。空气在涡轮中膨胀做功，温度降到很低。同时涡轮驱动压气机和冷却风扇。空调引气通过管路首先被送到初级热交换器冷却，然后再到压气机（压力和温度升高）。主热交换器将从压气机出来的空气冷却，再流经回热器，冷凝器和水分离器。

4.回热器-冷凝器-水分离器:

空气到达冷凝器，温度已经降到露点以下（回热器使用主热交换器出来的空调空气加热涡轮进口的空气，冷凝器使用涡轮出来的冷空气降低回热器出来的空气温度使之降到露点以下)，冷凝器凝结空气中的水分经水分离器排出。为保护ACM中的涡轮没有水进入导致结冰，回热器使进入涡轮的空气温度升高，蒸发空气中的微小水滴。空气最后经涡轮做工冷却（压力和温度下降）后供到混合器。水分离器作用是收集冷凝器凝结的水滴，并将他们聚集在水分离器底部，然后以雾状喷射到热交换器表面，提高热交换器的冷却效率。

5.冲压空气进口挡板：

冲压空气进口挡板用来调整流经热交换器的空气流量；进而调节PACK组件出口空气温度。ACSC根据水分离器温度(11HH,31HH)控制冲压空气进口挡板的电作动器（8HH，28HH），带动冲压空气进口挡板运动调节冷却空气量；

降低空调空气温度，冲压空气进口挡板向打开方向运动，旁通活门向关闭方向运动。

增加空调空气温度，冲压空气进口挡板向关闭方向运动，旁通活门向打开方向运动。

起飞和着陆期间，冲压空气进口挡板全关，防止吸入外来物。

6.涡轮旁通活门BPV（10HH和30HH)：

旁通活门是电控活门，通过增加热空气量，调节PACK组件出口温度；同时，旁通活门可防止涡轮和冷凝器结冰。PACK排气压力传感器14HH(20HH)探测空气循环机出口压力并与座舱压力相比较，从而判断是否存在结冰状态。ACSC电动控制打开，当涡轮下游出口结冰时，气流减小，ACM出口压力上升，比座舱压力高出一定值时，使其打开，热空气进入涡轮除冰。

7.ECAM 显示页说明：

PACK组件流量控制活门标记正常情况下显示为绿色Ф或Θ，如果显示为琥珀色，表示活门实际位置与指令位置不一致。正常情况下，PACK组件流量指示显示为（下图1）：在白色弧形刻度范围内，有一个绿色指示线,指示LO，或HI。FCV关闭时，PACK组件流量指示显示为琥珀色。正常情况下，PACK组件压气机出口温度值显示为绿色（下图2）：当温度高于230°C时，显示为琥珀色。正常情况下，涡轮旁通活门位置指示为（下图3）：在白色弧形刻度线范围内，有一个绿色指示线。涡轮旁通活门位置指示文字：“C”：冷（活门关闭）；“H”：热（活门全开）；“××”：活门信号不可用（琥珀色）。当应急冲压空气入口挡板关闭时，显示为绿色。正常情况下，PACK组件出口温度值显示为绿色（下图4）：当温度高于90°C时，显示为琥珀色。如果显示为“××”表示温度信号不可用。

图3

故障分析：

组件出口温度指示超过95°C后，出现组件过热警告，组件出口温度指示XX，如果是假警告，可能是组件出口温度传感器13HH故障，产生虚假的过热信号。如果是真警告，有可能时涡轮旁通活门卡阻，过多热空气流向涡轮出口，还有可能是ACM故障或热交换器故障，热空气没有足够的热量交换。

排故流程：

更换空调出口温度传感器，故障依旧；本机对调ACSC，故障依旧；测试涡轮旁通活门正常；检查发现组件1ACM不工作，更换组件1ACM,测试正常。

总结：

（一）从理论上来说，当空调出口温度过高时，涡轮旁通活门应该在关闭位，切断流到涡轮出口的热空气，但事实上旁通活门指示一直在打开位，这是因为ACM故障卡阻，涡轮无法做功，涡轮出口压力升高，PACK涡轮出口压力传感器14HH(20HH)探测涡轮出口压力并与座舱压力相比较，压力差到达一个门限值，ACSC就认为冷凝器结冰，控制旁通活门打开除冰，从而使组件出口温度进一步上升。

（二）如果是组件出口温度传感器故障，相应的故障现象应该是，压气机出口温度指示正常，组件出口温度指示XX，涡轮旁通活门在警告出现前应在关闭位。如果是组件热交换器堵塞，热交换效率下降，相应的故障现象应该是，压气机出口温度指示较高，涡轮旁通活门在警告出现前应在关闭位，可能会引气压气机出口温度过热警告。如果是ACSC故障，可以对调计算机来确认

（三）在短停排故过程中，要能够快速确认故障原因，我们可以向机组咨询相关故障现象，是否闻到烧焦味，观察空调页面的相关指示，同时通过地面空调盖板触摸感受冷凝器的温度，感受冲压空气出口温度和气量，来判断故障件。