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CFM56-7 N1震动排故

来源:民航资源网 作者:张勇 2014-12-04 19:27:01 我来说两句(0)

专业分类机务维修 文章编号】4-2014-0569

  

  引言:自从珠海摩天宇深度维修CFM56-7以来,N1震动高的问题一直苦恼着公司的TE60(试车部门),在比较乐观的情况下,CFM56-7的发动机需要三到四次的试车,才能达到手册的要求,甚至遇到很多次需要在车台做平衡八到十次之多的情况。这大大影响了公司的工作效率,不仅浪费了大量的人力,物力,还可能导致发动机不能按时交付给客户!

  而另外一款机型V2500的发动机,经过公司的维修之后,基本上两次就能完成平衡的工作。有些情况甚至不需要增加任何的配重块,N1震动就非常好。

  车台的同事针对这个问题,就产生了疑问——为什么V2500的N1震动好过CFM56-7的?是不是我们在维修CFM56-7的发动机维修过程中,哪里出了问题?我们是否可以在试车过程中达到跟V2500的发动机一样的震动效果?

  一、CFM56-7B N1的维修流程

  为了解决这个问题,我们首先介绍CFM56-7里和N1有关的单元体,以及手册对这些单元体在维修过程中针对平衡的要求:风机叶片、低压压气机单元组和LPT 单元组。

  风机单元组:按照手册的子任务72-21-00-440的要求,维修完后都会根据手册的要求做叶片称重,并做静平衡。

  子任务72-21-00-440-073-0给风机叶片做平衡

  (1)按照电脑上显示的方式来为风机叶片做平衡。

  (2)根据电脑显示的排布方式,从后往前看,按逆时针方向给风扇盘燕尾槽上的叶片从1-24进行编号。

  (3)记录下每个扇叶的静平衡角度和剩余不不平衡量,以及其重量矩。

图:CFM56-7 风扇叶片的重力矩

  低压压气机单元组:按照手册的子任务72-21-00的要求,经过维修之后做系统平衡。

  子任务72-21-00-440-069-0给低压压气机转子做动平衡

  (1)低压压气机转子必须保持平衡。

  (2)以不低于700 RPM的转速运行平衡机。

  按照以下步骤,对低压压气机转子的动平衡(2个平面的不平衡量)进行第一次检查:

  (3)根据下面的顺序,分别记录平面R1和R2上的角度以及不平衡量。

  (a)1 平面R1的向量L1。

    2 平面R2的向量M1。

  (b)停止平衡机。

  LPT单元组:按照手册的子任务72-00-03的要求,经过维修之后做系统平衡。

  子任务72-00-03-430-061-0平衡LPT单元体

  (1)根据之前在LPT轴前段测量的残余不平衡量,在距离LPT轴前端12英寸(合300mm)至15英寸(合380mm)之间的外径上黏贴橡皮泥,以修正前轴的临时不平衡。

  (2)在低压的环境下安装LPT 单元体。

  (3)把LPT 单元组安装到平衡机上,并确保其顺利运行。

  (4)给LPT单元组做平衡的准备工作已经完成。平衡半径分别为:

  平面C1 = 10.43 英寸(265 mm)

  平面C2 = 10.63 英寸(270,25 mm)

  (5)以500 rpm的转速来运转平衡机。记录下平面C1和C2中测量出的不平衡量的角度以及大小。

  (6)停止平衡机。

  (7)将LPT轴相对于平衡机的驱动轴旋转180°,如下所示:

  (a)将平衡传动器与平衡机的驱动轴拆分开来。

  (b)将平衡机的驱动轴着其纵轴旋转180°。

  (c)把平衡传动器装回平衡机。

  (d)使平衡机的的初始角度基准点与[平衡夹件]中的一致。

  (8)再次以500rpm的转速运转平衡机。

  (9)分别记录下平面C1上的矢量L2与平面C2上的矢量M2的不平衡量的角度和大小。

  (10)停止平衡机。

  (11)根据平面C1与平面C2的不平衡力矩,找到配平方案。

  (12)打开LPT单元组里的平衡装置前、后的检视盖。

图:平衡机

  二、故障分析

  跟V2500 N1有关的单元体:风扇单元组、LPC 单元组和LPT 单元组。通过比较两种机型的维修流程,我们发现最大的区别就是V2500 把风扇叶片和风扇盘组装成风扇单元组,再为其做系统平衡。而CFM56-7只有风扇叶片做了静平衡,在发动机运转过程中,无法完全消除风机叶片单元组所产生的动态不平衡量,从而导致震动过大。

  由此我们推断这是造成CFM56-7 N1震动高的重要原因。为了验证我们的推断,我们利用逆向思维,用V2500 单元体模拟CFM56-7发动机的维修流程,只做叶片的静平衡,并在平衡机上来检测V2500单元体的震动情况。几次的实验数据都显示,V2500单元体的震动值很高。所以我们更加断定CFM56-7的N1震动是由于风扇叶片单元组动态不平衡造成的。

图:V2500 风扇单元组

  三、排故方法的确定

  既然我们发现了问题的所在,那么我们是否可以模仿V2500的维修流程,更改CFM56-7的维修流程呢?答案是否定的。否则我们需要更改很多流程,以及相关的工具。这样花费的成本太大,并且客户也不愿意接受这种维修方式。

  对此问题,我们制定了我们公司自己的解决办法,我们把试车台当成一个大型的平衡机,用来平衡CFM56-7 的发动机,根据找到的N1产生的原因,我们可以把CFM56-7 的风扇叶片和风扇盘当成一个单元体,这样就组合成了CFM56-7 的风机单元组,当试车过程中出现震动值偏高的情况,我们就采用CFMI手册里面给LPT底盘做平衡的方法--更换叶片来抵消一部分动态不平衡量,甚至计算得好的话,可以不用加配重块就能达到手册要求。

  子任务72-54-00-440组装2级LPT 底盘

  对叶盘做平衡,步骤如下:

  (a)以500 rpm以上的转速来运转平衡机。

  (b)记录不平衡量的角度以及大小。

  (c)如有必要就进行修正:更改2级叶片的,使不平衡量不超过20 g inch(50 g cm)

  1 将平衡机上的叶盘组件移除。

  2 将2级LPT底盘组件安装到[856A2750G01 叶片夹具]上,前端法轮朝下。

  3 把杠杆安装到设备上,再调整工具,使其与叶片根部相接触。

  4 转动手轮,用杠杆使叶片与叶盘分离,方法和组装时一样,然后将叶片从叶盘上拆除。

  5 方向相反的两片叶片为一对,调整每对叶片的位置。

  6 如果耐磨箔片[(10-080)]受到损害,要将其移除和弃置,并用新的箔片替换。

  7 手动计算更换叶片所产生的剩余不平衡量。

  8 根据计算结果,将二级叶片装回叶盘。

  9 再用500 rpm 以上的转速来运转平衡机。查验残余不平衡量是否不超过20 g inch (50 g cm)

  (d)记下叶片质量权重以及位置,并将最后的不平衡量和角度记录下来。

  (e)用 [CP1039 丙酮] 和 [CP1041异丙稀] 将临时标记去除。

  (f)把滚花螺母卸下来,放进平衡机底板的储放处。

  (g)用提臂夹具将将叶盘从平衡机中拆卸下来。

  四、试车验证

  某一台CFM56-7的发动机,经过公司的大修后,在试车台试车,N1震动值很大,达到7 mil以上,哪怕经过10多个小时的排故,加装了6个最大的配重块,按照试车软件给出的位置进行平衡,就是没有办法消除震动值,达到手册的要求。这浪费了大量的人力,以及燃油,并且后面还有很多其他的发动机等着要试车。

图:震动测试

  按照公司自己的办法,拆掉所有最大的配重块,找出对应角度上的一对叶片,经过计算后,找到合适的叶片,进行叶片180度对调,所用时间是1.5个小时,再次试车后最大N1震动值为2mil,基本上达到手册要求,还不需要加任何配重块。整个试车过程发动机震动水平良好,圆满地完成了试车任务。这证明我们的新的平衡方法在本次排故中起到超出预期的效果。(张勇/文)

  (由于时间仓促,此文章有错误的地方请大家指正。在此要感谢TE60的所有同事,以及任炎炎、娄万春的指导!)

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延伸阅读:CFM56-7 珠海摩天宇
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