Материал: Модернизация топливной системы воздушного судна BOEING 767 с целью повышения надежности

Рис. 3.2. блок контроля температуры

Чтобы добиться этого, первый температурный датчик измеряет температуру воздуха ниже по потоку от теплообменника. Этот температурный датчик передает ECU системы OBIGGS отклонение от заданного значения температуры на входе в ASM для обеспечения оптимальной температуры воздушного потока. Функция оценки отклонения значения температуры не зависит от функции отключения системы OBIGGS при её перегреве. Теплообменник понижает температуру воздуха до 210F (99 градусов Цельсия). Турбокомпрессор сжимает отбираемый перед подачей его в блок разделения воздуха. Турбокомпрессор состоит из вала, и двух крыльчаток. Когда блок управления посылает сигнал на клапан турбокомпрессора, клапан открывается и отбираемый воздух раскручивает входную часть турбины. Отбираемый воздух всасывается через выходную часть турбины. Мощность турбины используется для приведения в действие компрессор. Воздух на выходе из турбины охлаждается за счет разрешения и помощи воздухо воздушного радиатора.

Далее воздух проходит через фильтр, который удаляет различные загрязнения частички пыли, различный примеси, перед входом в сердце системы, модуль разделения воздуха (air separation unit).

Дифференциальное реле давления расположено на входе в фильтр, контролирует состояние фильтра, путем измерения давления перед фильтром и за фильтром.

Далее установлены термореле и запорный термоклапан. Термореле соединено через электронный блок управления с запорным термоклапаном. В случае, если температура отбираемого воздуха выше допустимой, термореле подаёт электрический сигнал на закрытие запорного термоклапана. Запорный термоклапан перекрывается, тем самым защищая мембранный материал сепаратора от повреждения.

За запорным термоклапаном установлен датчик температуры, который дополнительно защищает систему от перегрева. Он измеряет температуру поступающего воздуха за запорным термоклапаном. При температуре воздуха ниже или выше установленного значения, датчик выдаёт сигнал в электронный блок управления. Электронный блок управления закрывает запорный термоклапан и двухпоточный клапан посредством отключения их электрического питания.
За датчиком температуры установлен датчик давления, который служит для защиты системы от избыточного давления. При давлении в системе ниже или выше установленных значений, датчик выдаёт сигнал в электронный блок управления, который подаёт сигнал на закрытие запорного термоклапана.

Сжатый воздух, поступающий Air Separation Module, состоит из 78 процентов азота, 21процентов кислорода, и одного процента микроэлементов. Воздух на входе в модуль поступает в полую часть волокон, через стенки волокон проходит только кислород, азот пройти не может, в результате чего воздух, выходящий из дальнего конца модуля, состоит из 99.9 процентов азота. Воздух, содержащий кислород не прошедший через модуль выбрасывается за борт.

За сепаратором установлены кислородный датчик и датчик давления. Кислородный датчик предназначен для измерения концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе; измерение производится на установившемся крейсерском полете, когда расход воздуха, проходящего через систему нейтрального газа минимален, а концентрация кислорода максимальная. Датчик давления предназначен для измерения давления обогащенного азотом воздуха на выходе из сепаратора. Оба датчика давления и датчик кислорода служат для контроля работы сепаратора (оценка основана на разнице давлений на входе и на выходе из сепаратора и по процентному содержанию кислорода на выходе из сепаратора).

Система OBIGGS имеет два нормальных режима эксплуатации - режим низкого расхода и режим высокого расхода. В режиме низкого расхода система OBIGGS обеспечивает наименьший расход NEA и потребляет наименьший объём отбираемого воздуха. При этом достигается обеспечение наиболее высокой степени чистоты потока в том смысле, что при данном режиме эксплуатации концентрация О2 в NEA будет наименьшей. Обычно данный режим используется в том случае, когда во время крейсерского полета в надтопливном пространстве бака желательно создать наименьшую, насколько это возможно, концентрацию О2, чтобы начать снижение с наибольшей концентрацией N2 и наименьшей концентрация О2 в надтопливном пространстве бака.

Клапан высокого потока предназначен для выбора режима подачи нейтрального газа в топливный бак. Трубопровод от модуля разделения воздуха разделяется на два патрубка разных диаметров. Клапан высокого потока установлен на патрубке большего диаметра. При нормальной работе нейтральный газ подается в бак через патрубок меньшего диаметра. При снижении, поступление воздуха в топливный бак из атмосферы увеличивается, клапан высокого потока открывается, и поступление нейтрального газа в бак увеличивается.

Обогащенный азотом воздух поступает в центральный бак топливной системы через обратный клапан и пламепреградитель. Обратный клапан предназначен для предотвращения попадания топлива и его паров в систему генерирования нейтрального газа. Пламепреградитель предназначен для предотвращения распространения пламени в топливные баки в случае возникновения пожара.

Описание электронного блока управления

Управление системой OBIGGS и её мониторинг осуществляется с помощью электронного блока управления (ECU). В блок ECU поступают данные от различных датчиков системы, блок обрабатывает их, используя аналоговые и цифровые схемы, и посредством данной обработанной информации обеспечивает адекватную работу системы.

Общие сведения: блок ECU сконструирован согласно стандарту ARINC 600 и имеет размер 3MCU. В нём имеется адаптер ARINC 600 размера 2, с помощью которого производится как приём, так и передача данных. На фронтальной части блока имеется средство визуальной обратной связи, которое (на земле) позволяет видеть, что блок работает штатно. Блок имеет одну кнопку, которая используется для перезагрузки блока в случае сбоя в работе и для самотестирования.

Блок управления собирает данные от систем самолета и управляет компонентами системы нейтрального газа.

Блок управления обеспечивает:

Контроль клапана регулирования температуры

Контроль положения заслонки теплообменника

Управление запорным клапаном

Управление клапаном турбокомпрессора

Управление клапаном перегрева

Управление клапаном высокого давления

Вывод показаний на дисплей

Получение данных от датчика перепада давления

Тестирование системы

Контроль кислорода в топливном баке.

3.4 Основные компоненты системы NGS

Озоновый конвертер

Сетка озонового фильтра использует каталитический нейтрализатор и конструкцию, которые апробированы на использующих в данное время фильтрах самолетов коммерческой авиации. Основной вид отказа данного вида фильтра - постепенная медленная деактивация катализатора вследствие его загрязнения. Количественно это проявляется в неспособности катализатора преобразовывать О3 в О2 . Деактивация происходит в том случае, когда загрязняющие вещества, содержащиеся в отбираемом воздухе, особенно фосфор, кремний, и/или сера, попадают на поверхность катализатора. Загрязняющие вещества покрывают поверхность катализатора и снижают его воздействие на озон, тем самым не давая возможности произойти реакции преобразования О3 в О2 . Требуемые уровни загрязнения, при которых происходит отказ, низкие, поэтому на катализаторе не видно сколько-нибудь видимых отложений и заметного увеличения перепада давления не происходит. Скорость деактивация катализатора в значительной степени регулируется его технологическими особенностями, поэтому данная технология имеет патентный характер.

Фильтр представляет собой цельносварную конструкцию и ремонту на месте не подлежит. На месте можно лишь оценить физические повреждения, такие как забоины, трещины и т.п., которые могут привести к отказу в работе фильтра. Периодичность очистки озонового фильтра составляет 6000 часов работы. Во время очистки с поверхности катализатора удаляются загрязняющие вещества, препятствующие доступу озона к активным участкам катализатора. Чтобы произошла реакция, озон должен контактировать с катализатором. Нет необходимости для очистки извлекать решетку из фильтра, после очистки фильтра она проходит проверку на работоспособность в составе фильтра. Её срок годности при хранении не ограничен, как нет ограничений и в отношении условий хранения по температуре и влажности.

Фильтр

Конструкция фильтра в сборе предполагает периодическую замену его элемента в соответствии с графиком техобслуживания и условиями эксплуатации самолета. Фильтр-элемент подлежит замене примерно через каждые 7000 часов эксплуатации.

Фильтр в сборе состоит из фильтрующего элемента для задержания частиц примесей и выполненного из гофрированного, склеенного смолой стекловолокна с фильтрующей способностью 99.997% для частиц размером 0,1 мк и более. Фильтр способен задерживать частицы пыли, аэрозолей и жидкостей, таких как масло и вода.

Рис.3.3 Фильтр

Фильтрующий элемент надевается на решётку из нержавеющей стали и алюминия и имеет на торцах алюминиевые крышки. Фильтрующий материал и решетки установлены в торцевые крышки и залиты в них компаундом на основе эпоксидной смолы. Патрон в сборе, включающий в себя фильтр, размещается внутри корпуса из алюминия, состоящего из двух частей, стянутых хомутом, что обеспечивает доступ для техобслуживания. На корпусе также расположены порты входа/выхода для обеспечения интерфейсов и средства механического крепежа.separation module

Модуль разделения воздуха (ASM) состоит из трех параллельных алюминиевых трубок, каждая около 40 см в длину и 20 см в диаметре. Трубки модуля заполнены волокном. Ширина одного волокна не более ширены человеческого волоса. Модули имеют фитинги для крепления трубопроводов. ASM имеет входную камеру, камеру для воздуха с повышенной концентрацией азота (NEA) и камеру выпуска воздуха с повышенной концентрацией кислорода. Сжатый воздух, поступающий Air Separation Module, состоит из 78 процентов азота, 21процентов кислорода, и одного процента микроэлементов. Воздух на входе в модуль поступает в полую часть волокон, через стенки волокон проходит только кислород, азот пройти не может, в результате чего воздух, выходящий из дальнего конца модуля, состоит из 99.9 процентов азота. Воздух, содержащий кислород не прошедший через модуль выбрасывается за борт.

 Рис. 3.4. Air Separation Module

.5 Встроенные средства диагностики контроллера

Контролер может отслеживать состояние компонентов OBIGGS, путём проведения непосредственного контроля величины электрического тока или напряжения на компоненте, отслеживая статус позиционных переключателей или резервных датчиков, если это предусмотрено комплектацией компонента.

Контролер обеспечивает проведение четырех типов проверки для внутренней диагностики:

Диагностика при подключении питания (PBIT)

Непрерывный контроль (CBIT)

Контроль кислорода (OBIT)

Принудительный / эксплуатационный контроль (IBIT)

Контролер проводит диагностику сетевого питания сразу же после подачи входного питания (PBIT). ECU, кроме того, ведёт непрерывный контроль состояния системы, аналоговых сигналов, дискретных входных сигналов (CBIT). Во время крейсерского полета ECU проверяет функционирование системы путем измерения содержания кислорода и представления информации о содержании кислорода в газовой смеси с малым содержанием кислорода, поступающей в топливные баки (OBIT).

Персонал по обслуживанию и ремонту также может провести PBIT наряду с другими мероприятиями для выявления неисправностей в работе системы. Результаты диагностики передаются ECU на самолет по интерфейсу ARINC 429.дисплей предназначен для определения имеющихся неисправностей, неисправностей возникших в полете, для проведения наземных тестов, и других функций.

Рис. 3.5 BITE дисплей

Индикатор работоспособности показывает визуальное состояние системы нейтрального газа. Индикатор работоспособности имеет три световых индикатора показывающих состояние системы.

Оперативной - зеленый

Ухудшение работы - синийянтарный

Зеленый свет показывает рабочее состояние системы, и не нуждается в обслуживание. Синий указывает что система исправна, но работает не на полную мощность. Янтарный указывает не то что системе неисправна. В этом случае необходимо в ручном режиме перевести запорный клапан в положение «закрыто».

Рис. 3.6. индикатор работоспособности

Клапан перегрева обеспечивает резервную защиту элементов модуля разделения воздуха. На входе в модуль установлено температурное реле. Клапан перегрева контролируется электрически, и управляется пневматически. Клапан закрыт, когда питание самолета выключено.

Распределительная система предназначена для распределения нейтрального газа внутри топливного бака.

В распределительную систему входят;

Дренажный клапан

Обратные клапана

Вентиляционный клапан

Поплавковый клапан

Пламегаситель

Дренажный клапан расположен между компонентами системы разделения воздуха и системой распределения. Предназначен для слива жидкости из трубопровода. В нижней части имеется сливное отверстие.

Обратный клапан предотвращает поступление топлива в модуль разделения воздуха, при переполнении топливного бака. Один клапан расположен на входе в центральный бак, второй клапан расположен на выходе из модуля разделения воздуха.

Пламегаситель установлен на конце вентиляционного патрубка, и защищает от воспламенения горючих паров.

3.5 Строение системы

Строение системы OBIGGS выполнена с учётом требований безопасности системы. Функциональные характеристики системы и конструкция компонентов, позволяющих системе выполнять данные функции, были рассмотрены в ходе проведения Анализа безопасности системы (SSA). В результате данного анализа было установлено, что все имеющие отношение к системе риски были должным образом рассмотрены и приведены в соответствие с документами CS 25.981 и CS 25.1309.

Взрыв внутри системы OBIGGS - катастрофическая ситуация

Самовоспламенение топлива/ паров топлива - катастрофическая ситуация

Избыточное давление/ограничение потока газа, подаваемого в топливный бак - катастрофическая ситуация

Увеличение содержания кислорода в свободном пространстве бака по сравнению с тем, которое бы имело место в случае неиспользования системы нейтрального газа - аварийная ситуация.

.6 Режимы работы

Система OBIGGS имеет четыре режима штатной работы:

Система OBIGGS отключена (отсутствует электропитание)

Если в систему не подается электропитание, все клапаны системы перекрыты.

Система OBIGGS отключена (электропитание подаётся - режим работы на земле)

В данном режиме система находится в том случае, когда на контролер подаётся питание, но система отключена. При данном режиме все клапаны перекрыты, а контроллер находится в состоянии ожидания команды на включение системы. Чтобы система была запущена, истинными должны быть

следующие параметры :

Обжатие колес (WOW) = FALSE> = 0.2

Давление отбора воздуха = True

Система может быть отключена вследствие внутреннего отказа, при этом происходит блокировка системы. Для перезапуска системы необходимо нажать кнопку TEST / RESET на передней панели Блока электронного управления. Система может быть отключена и в результате внешнего отказа. В этом случае её перезапуск произойдет после устранения внешнего отказа.