一、紅外輻射測溫儀的原(yuán)理和應用簡介
從理(lǐ)論上講,自(zì)然界(jiè)中任何(hé)物體溫度高於絕對零度0K(-273.16℃),都會在不停(tíng)地向周圍空間發出紅外輻(fú)射能量。該物體紅外輻射能量的大小,主要取決於其表麵溫(wēn)度(dù)的高低,因此,通過檢測某物體輻射(shè)的紅外能量,便能準確地測定它的表麵溫度。
紅外測溫儀主要由光學(xué)成像掃描係(xì)統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。工(gōng)作原理如下:光學成像掃描係統可將視場內目標物(wù)體紅外輻射能量進行匯集,經聚焦後的紅外輻射能量落在光(guāng)電探測器上並被轉變成電信號,該電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信(xìn)號處理電路,並經過一係列信號運算處(chù)理和(hé)發射率校正後,即可顯示被(bèi)測目標的溫度值。
1、常用的紅外輻射測溫儀有兩種
(1)單色測溫(wēn)儀:單色測溫儀(yí)與波段內的輻射量(liàng)成比例(lì)。
(2)雙色測溫儀:雙色測溫儀與兩個波段(duàn)的輻射量之比成比例。
2、紅(hóng)外線測溫儀通常的用途
(1)可快速檢測人體表麵溫度的紅(hóng)外線測溫儀。
(2)可快速檢測工業儀器、設施、設(shè)備表(biǎo)麵溫度的紅外測溫儀。
(3)可快速(sù)檢測遠距離外各種動物體表溫(wēn)度的紅外測溫儀。
3、紅外測溫儀的優點
(1)便捷:可快速測量溫度,可以讀取所有連接點的溫度,另外紅外測溫儀堅實、輕巧、便於攜帶。
(2)精確:通常精(jīng)度都是(shì)1℃以內,可快速準確地探測出溫度的微小(xiǎo)變化。
(3)安(ān)全:能夠(gòu)安全地非接觸地讀取(qǔ)難以接近(jìn)的或不可到達的目(mù)標(biāo)溫度,可以在儀器允許(xǔ)的範圍內讀取(qǔ)目標溫度。
4、使用紅外測溫儀注意事項
(1)紅外測溫(wēn)儀隻能測量物體表麵溫度,不能測量物體內部溫度。
(2)不能透過石英(yīng)玻璃進(jìn)行測溫,玻璃有很特殊的反射和透過特性。對(duì)於表麵光亮的或拋光的金屬物體,如不鏽鋼、鋁等,測量精度也(yě)不準確。
(3)要盡量縮短測量距離,防止信號衰減。測(cè)溫儀直接瞄準目標,然(rán)後對目標上下掃描,直至確定熱點。
(4)避免蒸汽、塵土、煙霧等環境因素對測溫儀光學係統造成影響,降低(dī)測量精度。
(5)注意消除環境(jìng)溫度影響,如果測溫儀突然暴露在環境(jìng)溫差為20℃或(huò)更高(gāo)的情況下,允許儀器在20分鍾內調節(jiē)到新的環境溫度。
二、飛機發動機/APU引氣管路滲漏故障的檢測
飛機的發動機或者(zhě)APU引氣可用(yòng)於空調係統、除防冰係統、真空馬(mǎ)桶以及液壓油箱增壓等,一般而言,用於空調組件的引氣壓力可達到40PSI左右,溫(wēn)度也可以達到260℃左右,如果引氣管路發生(shēng)滲漏的情況,這種高溫高(gāo)壓引氣會對其(qí)周圍的部件和區域造成破壞,危險性很大。
下麵以E145飛機發動機引氣管路滲漏故障為例,介紹使用紅外測溫儀檢查引氣管路滲(shèn)漏(lòu)的工作方法。
1、故障報告
飛機在空(kōng)中或者地(dì)麵上時,當接通空調(diào)組件工作一(yī)段時間(jiān)後,在飛機中央儀表盤的CAS區(CrewAdvisorySystem)出現1#或2#引氣滲漏(BLEED1/2LEAK)的故障信息。這種故障是145飛機的多發故障,在天氣炎熱氣候下出現的相當頻繁。
2、排故過程
在本公司E145飛機運行的前幾年裏,對於BLEED1/2LEAK的故障,機務人員主要根據FIM(FaultIsolationManual)進行故障隔離,FIM提(tí)供的主要排故步驟如下(xià):
(1)按照AMM手冊進行(háng)引氣係統操作測(cè)試程序,接通外部高(gāo)壓氮氣對管路的(de)密封性進行檢測,以驗(yàn)證故障現象,判斷故障是否間歇性出現。這個測試需要比較複雜的設備,花費時間也很長,必須在主維修(xiū)基地才能完(wán)成。
(2)使用熱風(fēng)槍和溫度計對所有的管路接口區域的超溫探測電門進行(háng)檢查,操作方式如下圖。E145飛機左側發動機引(yǐn)氣管路(lù)上有(yǒu)17個超溫探測電門,右側發動機引(yǐn)氣管路上有14個超溫探測電門,逐一對所有的電門進行檢測,檢查範圍大,需較(jiào)長時間停場排故,工作難度很高(gāo),準確性也很差。
(3)如果沒有(yǒu)發現超溫電門的問題,再對相關(guān)的線路狀況(kuàng)進行檢查,這(zhè)個檢查(chá)主要依靠三用表進行,這個工作很複雜,通過量線的實際排故效果很差。
(4)在完成(chéng)以上的檢測工作後,對各段(duàn)引氣管路接口進行滲漏檢查。在初期排故時,需(xū)要發動機運轉並接通空調組件引氣,主要依靠目視檢查和手感等常規方式查找漏氣點,由(yóu)於泄露的引氣溫度很高,有時可以(yǐ)達到150℃以上,存在相當大的危險性。另外,對於超溫電門的臨界溫(wēn)度91℃左右,使用目視或(huò)者手感(gǎn)的方式,缺乏準(zhǔn)確性。最後在采用紅外測溫儀進(jìn)行溫度(dù)檢測後,才徹底解決這個問題。
在初期的排故中(zhōng),完全參照FIM手冊進行故障隔離,注(zhù)意力容易被引導至管路功能測試(shì)、超溫電(diàn)門(mén)和線路(lù)檢測(cè)等工作(zuò)上,不僅需要投入大量的費用和人力,造成飛機長時間停場,而且基本上都不能一次性徹底排除故(gù)障,致使這個故障多(duō)次重複出現(xiàn)。經過認(rèn)真總結(jié)和分(fèn)析後,成版人短视频app對排故步驟進行(háng)適當的調整,並結合使用紅外測(cè)溫儀來(lái)測量管路接頭處漏氣(qì)溫度的(de)方法,取得良好的效(xiào)果,主要操作(zuò)步驟的調整情況如下:
(1)首先進行故(gù)障(zhàng)模擬和檢(jiǎn)查,隻需要使用APU引氣,在空調組件通氣十分鍾以後(hòu)即可對管接頭進行溫度(dù)檢測。
(2)然後用紅外(wài)測溫儀(yí)對相應的引氣管路接頭,逐個進行(háng)溫度檢測;
(3)如沒有檢測到引(yǐn)氣滲漏,再依次進行探測電門和線路的故障隔離;
經過許多次排故驗證,使用紅外測溫儀(yí)檢測管路接頭的溫(wēn)度,可(kě)以安(ān)全、快速、準確地(dì)檢測管路接口是否存在超溫的情況,既節省大量的人力和停場時間,又可提高檢測漏氣點的準確性,達到(dào)100%。
3、故障分析
E145飛機發動(dòng)機和APU安裝在飛機尾部,左、右空調係統組件安裝在機身中部,左、右兩空調組件(jiàn)引氣管路是一段很長的管路,分別由十幾段各種形狀的管路連接而成。
大部(bù)分的管路接口裏安裝(zhuāng)2個(gè)橡(xiàng)膠封圈(少部分(fèn)接口使用金屬卡箍),起封嚴(yán)密封的作用,用於防止引氣滲漏。在(zài)高溫高壓引氣的作用下,加上不規範施工因(yīn)素的不良影響,這(zhè)種封圈很容易扭曲變(biàn)形,造成引氣滲漏的情(qíng)況,而這種滲(shèn)漏沒有得到及時的排除,長期(qī)下來會造成該接頭的封圈(quān)被高溫高壓引氣吹斷(duàn)的情況,導致引氣嚴重泄漏。
在每個管路接口旁邊都安裝有一(yī)個熱(rè)電偶式超(chāo)溫探(tàn)測電門,當溫度達到觸發門(mén)檻值91±3℃,超溫電(diàn)門接通,這時探測係統就會發出BLEED1/2LEAK的信息。當溫度下降到79±3℃時,超(chāo)溫電門斷開,滲漏信息消(xiāo)失。
排除BLEED1/2LEAK故障的關鍵在於快速準確地判斷引氣(qì)滲漏點,引氣管路安裝(zhuāng)在地板下,周圍環境密閉,空氣流動性不好,隻要發生引氣滲漏,不管引氣滲漏程度是多(duō)少(shǎo),均可造成管路接口區域溫度有一定程度上升。一般的紅外測溫儀測量精度達到1℃,可以準確(què)地檢測出(chū)引氣滲漏點(diǎn)的溫度變化情況(kuàng),通(tōng)過對臨近接口的溫度數據(jù)對比,即可容易地查(chá)找到滲漏(lòu)點。
另(lìng)外,紅外測溫儀易於攜帶,操作步驟簡單易懂,使用方便,無須其他(tā)輔助設備,可快速地接近和檢測目標物(wù)體,節省大量時間和人力,因此是一(yī)種安全、有效的檢查(chá)方法。
對於(yú)BLEED1/2LEAK的排故問題,在FIM裏提供相應的排故步驟,在AMM(AircraftMaintenanceManual)等手冊裏也提供使用(yòng)紅(hóng)外測溫(wēn)儀檢查(chá)漏(lòu)氣點的方法,但是由於(yú)實際(jì)步驟是先難後易,且容易將注意力引導故障可能性較低的超(chāo)溫電門和線路檢測(cè)上,可操作性不(bú)強。
4、引氣管路漏(lòu)氣故障預防性檢測方法的研究
在E145飛機MP(MaintenancePlan)沒有針對引氣管路漏氣的定期檢查項目,由於缺乏(fá)主動的預防性維修工作,隻有出現BLEED1/2LEAK故障(zhàng)時才實施排(pái)故工作,處於(yú)被動排故的狀況(kuàng)下,直接導致E145飛機不(bú)正常航班增多,降低了機隊整體可靠性。
為(wéi)了提高引氣管路係統的可(kě)靠性,提前發現滲漏故障點(diǎn),減少(shǎo)故障(zhàng)報告率和不正常航班率,通(tōng)過認真分析和研(yán)究,結(jié)合紅外測溫儀檢測引氣滲漏點的檢(jiǎn)查方(fāng)法,製定了合理的檢查間隔和檢查標準,利用做定檢工作的(de)期間,進行預防(fáng)性維修工作,提前檢測出(chū)引氣管路的(de)滲漏點,以有效地降低此故障(zhàng)的發生率。
預防性維修工(gōng)作有兩個關鍵點:一是確定合適的檢查間(jiān)隔,二是確定滲漏點的標準溫度值。利用(yòng)飛機C檢(jiǎn)對兩條引氣管路各個接口的溫度數據進行取樣,同時拆下相(xiàng)應的(de)封圈狀況進行檢查,然後更換新封圈(quān),其中一組(zǔ)數據如(rú)下:
序號 接近區域 封嚴(yán)更換前溫度(dù)℃ 封嚴(yán)的狀(zhuàng)況 封(fēng)嚴更換(huàn)後溫(wēn)度(dù)℃
1 195AL 111 1個完好,1個輕微漏氣痕跡(jì) 74
2 194AR 107 1個完好,1個輕微漏氣痕跡 91
3 195CL 104 2個均完好 70
4 194CR 85 2個均完好 92
5 193AL 93 2個均完好 72
6 193AL 113 1個斷裂,1個完好 65
7 193AL 82 2個均完好 83
8 193AL 88 2個均完好 67
9 193LL 91 1個斷裂,1個2處扭曲 79
10 193LL 97 2個均完好(hǎo) 82
11 261BF 86 2個均完好 89
12 261BF 76 1個完好,1個1處輕微扭曲 88
13 271AF 107 2個均完好 87
14 271AF 107 2個均完好 87
15 271BF 121 1個完好,1個漏氣痕跡明顯 86
16 271BF 97 1個完好,1個1處輕微扭曲 84
17 271CLW 104 2個均完好 62
18 N/A N/A N/A N/A
19 N/A N/A N/A N/A
20 272DRW 137 2個均(jun1)斷裂 62
21 N/A N/A N/A N/A
22 N/A N/A N/A N/A
23 273DR 146 1個完好,1個2處扭曲 88
24 N/A N/A N/A N/A
25 272DR 97 1個完好,1個2處扭曲 96
26 272DR 95 2個均完好 91
27 272DR 69 2個均完好 55
28 272DR 137 1個完好,1個2處扭曲 73
29 312AR 70 2個均完好 90
30 N/A N/A N/A N/A
31 312AR 93 1個完好(hǎo),1個(gè)1處輕微扭曲 87
32 312AR 85 2個均完好 83
N/A:此接頭沒有安裝橡膠封圈
表1:引氣管路接(jiē)頭溫度測量數據
在一般情況下,更換(huàn)新(xīn)封圈之後,大部分引氣管路接頭區域的實測溫度有明顯的下降,尤其封圈出現損壞的地方,但少數接口的溫度不降反升,這種情況(kuàng)基(jī)本上是施工安裝不好造成的,經過重新調整安裝,溫度亦有相應的下降。
超溫電門的觸發門檻(kǎn)值91±3℃,當溫度下降到79±3℃時,超(chāo)溫電(diàn)門恢複(fù)正常。經過充分的評估,將接口溫度的標準值(zhí)定為86℃,如果檢測時高於86℃,則需要分解管路接(jiē)頭並更換封圈,然(rán)後進行複查,對超過86℃的接頭重(chóng)新分解和(hé)安裝,直至(zhì)溫度低於86℃。
經過統計,采取這種預防性維修工作後,既可以有效減少BLEED1/2LEAK的故障(zhàng)發生(shēng)率,又可以減少不必要的更換封圈,降低維修成本。
三、使用紅外測溫儀進(jìn)行液壓係(xì)統故障檢測
飛機液壓係統是由發動(dòng)機驅動泵(EDP)或者(zhě)電動馬達驅動泵(EMDP)驅(qū)動的,EDP或EMDP在正常工作時會產生較大的(de)熱量,這些熱量會隨著液(yè)壓油(yóu)的流動傳遞到各個(gè)部件上,使得這些部件(jiàn)表麵溫度上升。在正常工作狀態下,各個液壓部件上的表麵溫度基本上(shàng)是穩定在一定範圍之內,如果其(qí)中某個部件故障,有可能(néng)會(huì)引起流經此部件的液壓壓力(lì)(也就是流量)發生變化,直接(jiē)導致該部件的溫度發(fā)生變化,因此通過(guò)測量和對比(bǐ)各個(gè)部件上(shàng)表麵(miàn)溫度的變(biàn)化,再輔以其他相(xiàng)關數據的(de)分析,即可準確地(dì)排查故障。下麵以E145飛機一起液壓係統故障的處理為(wéi)例進行(háng)說明。
1、故障報告(gào)
E145飛機B-3030飛機航前(qián)起飛約15分鍾後,機組報告CAS區出(chū)現(xiàn)HYDSYS1OVHT信息,1#液壓係(xì)統壓力指示為0。斷開左(zuǒ)發EDP和1#EMDP,10分鍾後過熱信息消失,15分鍾後嚐試接通(tōng)1#EMDP和左發EDP,1#液壓(yā)係統仍無壓力(lì),飛機返航。
2、排(pái)故過程
(1)地麵接(jiē)通(tōng)1#EMDP,係統回油壓差指示器跳出,複位後,再次試接通1#EMDP,壓差指示器仍跳出,1#係統壓力隻能上升至2600PSI,對比2#液壓係統壓力為3000PSI。拆下液壓總管組件上的3個油(yóu)濾檢查,殼體回油濾上有較多片狀和塊狀黑色雜質(zhì),係統(tǒng)壓(yā)力油濾和係統回油濾有(yǒu)少量粉末和(hé)顆粒狀黑色雜質(zhì)。
(2)拆下左(zuǒ)發EDP和1#EMDP,檢查泵連接的管路(lù)和花鍵沒有異常。更換EDP,EMDP,更換殼體(tǐ)回油濾、係統回(huí)油濾、壓力油濾。依據手(shǒu)冊進行1號液壓係(xì)統清洗,完成3次液壓係統清洗後拆下油濾未見雜(zá)質。
(3)完成上述工作後,地麵接通1#EMDP,1#液壓係統壓力仍(réng)然為2500PSI。將1#液壓係統與2#液壓係統壓力傳感器對串(chuàn),地麵(miàn)接通EMDP測試2#係統壓力正常,1#液壓係(xì)統壓力仍為2500PSI。
(4)在接通1#EMDP情況下,當提拉起落架應急放手柄時1#液壓係統壓力可達(dá)3000psi。
(5)地麵試車檢查,1#液壓係統壓力3000PSI,左發N1=89%運轉3分鍾後出現HYDSYS1OVHT信息。

表2:EMDP工作時各部件的溫(wēn)度

表3:EDP工作(zuò)時各部件的溫度
3、故障分析
此次(cì)B-3030飛機1#液壓(yā)係(xì)統的故障現象很複雜,既有液壓壓力低的現象,又有液壓係(xì)統超溫的現象,加上檢查時發現(xiàn)1#液壓係統3個油濾(lǜ)上(shàng)均有汙染物的情況,很容(róng)易讓人得出是(shì)EDP或者EMDP故障的結論,而實際情況並非如此。在更換相(xiàng)應EDP、EMDP、油濾、壓力電門後並沒有(yǒu)排除故障,就需要對下(xià)遊各個係統的液壓部件進行(háng)故障(zhàng)隔離。
通過係統原理圖框圖可以看出,E145飛機的1#液壓係統可以給左副翼、右副翼、方向舵、發動機左反推、內側擾流板、外側(cè)刹車、起落架正常(cháng)收放、起落架應急放、登機(jī)門、前起落架艙門等係統提供(gòng)壓力(lì),由(yóu)於涉及的係(xì)統很多,都有引(yǐn)起此故(gù)障的可能性,而事實上也(yě)不可能逐一更換所有的部件。
液壓超溫電(diàn)門安裝在液壓油箱裏,當超溫信號接通溫度為90±1.7℃,發出HYDOVHT信號,當低於80±1.7℃超溫信號斷開,HYDOVHT消失。使(shǐ)用EDP或者(zhě)EMDP供壓時,在達到正常壓力的情況下(xià),EDP或者EMDP則會自動調整其內部負荷,減少做功,以(yǐ)維持輸出壓力在規定的壓(yā)力值,相應地產生很少的熱量。如果其(qí)中某個部件出現內漏情況,會引起以下幾個現象:
第一,某個部件內漏會造成液壓油不(bú)停地循環(huán)流動(dòng),致使EDP或者EMDP在(zài)不停地做功輸(shū)出壓力,從而產(chǎn)生較高的熱(rè)量,而一部(bù)分高溫液壓油同時(shí)又通過(guò)內漏點(diǎn)直接流回液壓(yā)油箱,由於沒有經過係統作動而降低其溫度,經過一(yī)段(duàn)時間之後會導(dǎo)致液壓係統出現超溫的情況。
第二,從EDP或者EMDP出來的高溫液壓油所流經(jīng)的部件,其表麵溫度會有一個明顯(xiǎn)的增加。
第三,在僅使用EMDP供壓情(qíng)況下(xià),由於EMDP的輸出功(gōng)率較少,內漏會導(dǎo)致壓力達不到規定的2900PSI。
結(jié)合液壓係統工(gōng)作原理圖(tú)可以看(kàn)到,液壓泵EDP或EMDP輸出的液(yè)壓(yā)油依次經過液壓總管、起落架收放選擇活門,然(rán)後(hòu)到達應急放活門。根據液壓油流動時可以傳遞熱量的情況(kuàng),可(kě)以采用紅外(wài)測溫儀對液壓油流經的部件進行溫度測量(liàng),實際測量的數據也顯(xiǎn)示,無論使用EDP還是(shì)EMDP供壓,這三個部件的溫度均明顯高於其它部件,因此確定故障部件為應急放活(huó)門(mén)。
4、排故總結
B-3030飛機此次的HYD1OVHT故障為一起疑難故(gù)障,故障現象很複雜,排故的過程很不順(shùn)利。排故人員收集(jí)所有的(de)故(gù)障信息後進行分(fèn)析,均無法分析出一個明確的結論,存(cún)在各種不同意見和推測。最後,使用紅外測溫儀對各個(gè)液壓部件進行溫度檢測,然後對溫度數據和故障現象進行綜(zōng)合分析,終於確定了這起故障的真(zhēn)正原因。
從這起故障的排故過程來看,最主要(yào)還是要全(quán)麵(miàn)有效地收集故障信息和數據,然後對故障原因進(jìn)行深入的分析,這是排故的關鍵。其次,麵對(duì)錯綜複雜(zá)的(de)故障現象,借助一(yī)些(xiē)非常規的驗證方式,如此次使(shǐ)用紅外測溫儀測量液壓部件的溫度(dù),為(wéi)快速、準確判斷故障點提供了可靠的依據,是一(yī)個非常(cháng)有效的方式,也是畫龍點睛之舉。
四、紅外測(cè)溫(wēn)儀的使用小結
一(yī)般(bān)情況下,在排除了外界因素的相關影響後(hòu),如果物體的表麵溫度發生了(le)變化,主要源於(yú)其內部特性發生了變化。紅外測溫儀主(zhǔ)要用於測量物體的表麵(miàn)溫度(dù),利用(yòng)這一(yī)工作特(tè)性,還可以在飛機其它係統的排故工(gōng)作中使用,例(lì)如,利用引(yǐn)氣在經過空調組(zǔ)件(jiàn)上主要做功部件(如ACM、雙熱交換器)之後,溫度會發生一(yī)定程度變化的工作原(yuán)理,可以使用紅外測溫儀(yí)檢測飛機空調組件各個(gè)點的溫度值,為(wéi)判斷故障提供準確的溫度數據。另(lìng)外,飛(fēi)機刹車轂在使用過程中也會產生劇烈的溫度變化,使用紅外測溫儀測量溫度數據,也(yě)可以幫(bāng)助判斷(duàn)刹車溫度指示係統的故(gù)障。
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