航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件線路分析
時(shí)間:2022-03-04 09:23:04
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摘要:近年來,我國航空事業(yè)的發(fā)展十分迅速,人們對(duì)航空工具的使用也是越來越頻繁,同時(shí)航空安全性是其發(fā)展中一直重視的內(nèi)容,而在航空運(yùn)行中,由于其發(fā)動(dòng)機(jī)所處的環(huán)境是比較惡劣的,往往會(huì)出現(xiàn)電氣附件線路絕緣性的故障問題,這對(duì)其安全性就造成了很大的威脅,下面,本文就針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件線路的絕緣性故障類型和原因進(jìn)行分析,并進(jìn)行其絕緣性故障的模型仿真驗(yàn)證,希望對(duì)其絕緣性故障的維護(hù)和處理具有幫助。
關(guān)鍵詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī);電氣附件線路;絕緣性故障
發(fā)動(dòng)機(jī)是航空工具重要的設(shè)備,其是航空工具的動(dòng)力保障,在航空發(fā)電機(jī)的內(nèi)部有著很多電氣附件類型,它們共同實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電氣參數(shù)的獲取和控制,從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的良好運(yùn)行,但在航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件線路中,由于受到諸多因素的影響,導(dǎo)致其絕緣性故障問題頻繁出現(xiàn),這就需要對(duì)其故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析,并通過有效的測量仿真來對(duì)故障進(jìn)行檢測,從而保證其良好的使用性能。
1絕緣性故障的主要類型
航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件的絕緣故障主要包括層間絕緣故障和地面絕緣故障。對(duì)于層間絕緣故障,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣附件數(shù)量非常大,電氣附件的分布非常接近。如果絕緣層的老化現(xiàn)象發(fā)生在彼此靠近的兩條線上,則不存在層間的絕緣故障。如果故障及時(shí)消除,線路之間很容易發(fā)生電弧,很容易引起火災(zāi)。如果管線在油箱周圍,也可能引發(fā)爆炸事故。如果電氣附件的絕緣層老化,則導(dǎo)體對(duì)地的電阻會(huì)降低,這可能會(huì)導(dǎo)致電壓沖擊。通過這種現(xiàn)象,其回流過大會(huì)導(dǎo)致線路的絕緣層燃燒,這將對(duì)飛行安全造成很大的危害[1]。
2絕緣性故障的主要原因
在航空的發(fā)動(dòng)機(jī)所處的環(huán)境中,是十分惡劣的,其系統(tǒng)間會(huì)相互影響,以致于出現(xiàn)高速、高溫、強(qiáng)振和高負(fù)荷等情況,這些都會(huì)導(dǎo)致電氣附件的線路出現(xiàn)故障問題,且線路絕緣層的損壞也是諸多因素所共同影響的結(jié)果。在電氣的線路絕緣故障發(fā)生中,通常,存在集中的線,并且線之間將存在擠壓和摩擦,導(dǎo)致線的絕緣層的損壞。同時(shí),由于廣泛的化學(xué)腐蝕,高電壓和高溫條件導(dǎo)致線路老化,故障也很常見。電氣配件絕緣層腐蝕和老化的主要原因是機(jī)械老化,化學(xué)腐蝕,熱老化和電老化,另外,還存在維修的問題,為了控制發(fā)電機(jī)周期成本和可靠性,在發(fā)電機(jī)的維護(hù)中往往是盡量不對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行拆卸的,這也就可能導(dǎo)致一些潛在電氣的附件故障得不到保障,從而影響線路的絕緣性[2]。
3航空發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣附件線路絕緣故障仿真
3.1電氣附件層間絕緣故障仿真。在發(fā)動(dòng)機(jī)電氣配件的長期運(yùn)行過程中,電氣配件線路處于高溫,振動(dòng)和潮濕的環(huán)境中,這是非常糟糕的。同時(shí),在電磁,機(jī)械,電場和化學(xué)因素的影響下,電氣配件線圈的絕緣層容易損壞,因?yàn)榻^緣層的損壞將進(jìn)一步導(dǎo)致兩個(gè)線圈的存在。金屬導(dǎo)體的裸露泄漏導(dǎo)致它們之間的氣隙破裂,這導(dǎo)致電弧現(xiàn)象的發(fā)生。航空發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用115V幅度和400Hz頻率的交流電。當(dāng)線圈的絕緣磨損時(shí),兩個(gè)線圈之間的絕緣可以等于Z=R+jX。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣附件線圈的絕緣層嚴(yán)重磨損時(shí),各層之間的絕緣故障相當(dāng)于短路的情況。如果在極端情況下分析等效絕緣的R電阻值,則等效絕緣電阻趨于零[3]。如果發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件的線圈絕緣正常且沒有層間絕緣故障,則等效絕緣電阻為兆歐級(jí),則分析等效絕緣電阻值,等效絕緣電阻趨于無窮大。連續(xù)降低等效絕緣的電阻值,逐漸將電阻值從無窮大降低到零,然后模擬兩個(gè)線圈之間絕緣的老化現(xiàn)象,可得到兩個(gè)線圈之間的電流與等效絕緣電阻之間的關(guān)系。3.2電氣附件對(duì)地絕緣故障仿真。如果電氣附件絕緣的介質(zhì)出現(xiàn)了老化情況,其出現(xiàn)絕緣故障位置的對(duì)地電容就會(huì)隨著絕緣的老化程度加深而不斷出現(xiàn)增大,而對(duì)地絕緣的電阻則是隨著其絕緣老化的程度加深而不斷出現(xiàn)減小的。本文定義于發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣附件間絕緣介質(zhì)某一處存在絕緣老化的現(xiàn)象,則此處等效的絕緣電阻以及等效的絕緣電容值都是不斷變化的,再測出其等效的絕緣電阻和接地線間電壓值,就能夠獲取等效的絕緣電阻和絕緣處的電壓間具有的關(guān)系。將等效的絕緣電容值進(jìn)行固定,將線圈的對(duì)地等效的絕緣電阻進(jìn)行不斷的改變,來進(jìn)行傳感器其線圈的絕緣性相應(yīng)故障的模擬,則就能夠獲取絕緣位置的電壓和等效的絕緣電阻變化關(guān)系。將絕緣故障位置等效的電容定取為一系列的固定值,再將線圈的對(duì)地阻值進(jìn)行不斷的改變,來實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣性能的變化過程仿真模擬,就能夠獲取絕緣故障位置電壓隨著絕緣的介質(zhì)而對(duì)地的絕緣阻值變化關(guān)系。在絕緣的故障位置電容分別獲取不同的值時(shí),則其絕緣電阻經(jīng)過不斷的減小,其絕緣故障位置的電壓也是發(fā)生明顯變化,且變化呈現(xiàn)過度的狀態(tài),而在過度變化前,其絕緣故障位置電壓在等效的絕緣電阻減小中是幾乎不發(fā)生變化的,而等效的絕緣電阻值在繼續(xù)變小而出現(xiàn)明顯的變化后,其絕緣故障位置電壓是隨著等效的絕緣電阻減小而直線進(jìn)行上升的[4]。在等效的絕緣電阻出現(xiàn)拐點(diǎn)變化時(shí),其對(duì)應(yīng)等效的絕緣電阻具有的最小值就可以當(dāng)做對(duì)絕緣電阻的性能好壞判斷的標(biāo)志,如果等效的絕緣電阻比其拐點(diǎn)位置值大時(shí),則說明發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣附件絕緣性能是比較良好的,如果當(dāng)?shù)刃У慕^緣電阻是比拐點(diǎn)位置值小時(shí),則說明發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣附件絕緣性能存在故障。如果等效的絕緣電阻比拐點(diǎn)位置值小且出現(xiàn)持續(xù)的減小,就能夠看到對(duì)地的電壓值出現(xiàn)直線的上升,導(dǎo)致電壓擊穿的現(xiàn)象發(fā)生。
4航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件線路的絕緣性檢測
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件線路的絕緣性檢測,本文就進(jìn)行了其絕緣性能檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析,來實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)電氣附件絕緣的性能自動(dòng)化測試,且對(duì)電氣附件故障進(jìn)行定位。4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中,想要實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化的檢測,則兆歐表要和待測所有的檢測點(diǎn)都進(jìn)行測量回路的建立,其能夠提供其電氣附件需要的絕緣測試電壓。系統(tǒng)硬件設(shè)備主要包括兆歐表、矩陣開關(guān)、工控機(jī)、轉(zhuǎn)接電纜和路由器等。用戶可以通過系統(tǒng)人機(jī)的交互界面進(jìn)行程序的啟動(dòng),工控機(jī)借助路由器對(duì)兆歐表的直流輸出電壓進(jìn)行控制,后按照測量的要求,進(jìn)行矩陣開關(guān)相對(duì)應(yīng)開關(guān)點(diǎn)的閉合,等到兆歐表對(duì)電氣附件的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量后,其工控機(jī)就把測得數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫實(shí)施對(duì)比和分析,最后還要把測量獲取的附件參數(shù)和故障判斷的結(jié)果等有效的顯示到界面中,來供用戶進(jìn)行查看。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。航空發(fā)電機(jī)電氣附件的絕緣性檢測系統(tǒng),軟件是其功能實(shí)現(xiàn)的主要保障,保證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種型號(hào)航空的發(fā)電機(jī)具有的電氣附件實(shí)際絕緣進(jìn)行檢測,且實(shí)現(xiàn)性能檢測的自動(dòng)化,同時(shí)檢測設(shè)備好要對(duì)需要檢測絕緣的試點(diǎn)實(shí)施準(zhǔn)確測試,并提供相應(yīng)的絕緣測量數(shù)據(jù)。為了保證其檢測能夠產(chǎn)生自動(dòng)報(bào)表的生成,且保證能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的瀏覽與打印,在進(jìn)行完每次的檢測后,還要進(jìn)行相應(yīng)Excel的表格制定,對(duì)檢測的結(jié)果以及數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)全面的保存[5-6]。
測試程序是系統(tǒng)軟件核心部分,在進(jìn)行系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)時(shí),需要對(duì)要進(jìn)行測試的電氣附件進(jìn)行通訊功能的建立,后對(duì)附件的絕緣性產(chǎn)生的故障進(jìn)行準(zhǔn)確檢測和定位,幫助工作人員可以對(duì)絕緣故障情況進(jìn)行了解,并對(duì)其絕緣故障的發(fā)生位置實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確掌握。在完成工控機(jī)、矩陣開關(guān)和兆歐表等IP地址的確定后,和交換機(jī)構(gòu)成相應(yīng)的局域網(wǎng),于程序虛擬平臺(tái)內(nèi),其工控機(jī)、矩陣開關(guān)和兆歐表間能夠借助IP地址形式進(jìn)行有效的通信。
作者:張濤 張棟善 單位:中國飛行試驗(yàn)研究院