一、紅外輻射測溫儀的原理和應用簡介
從理論上講,自然界(jiè)中任何(hé)物體溫度高於絕對零度0K(-273.16℃),都會在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。該物體紅外輻射能量的大小,主要取決於其表麵溫度的高低,因此,通過檢測某物體輻射(shè)的紅外能(néng)量,便能(néng)準確(què)地測定它的表麵溫度。
紅外測溫儀主要(yào)由光學成(chéng)像(xiàng)掃描係統、光電探(tàn)測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組(zǔ)成。工(gōng)作原理如下(xià):光學成像掃描係統可將視場內目標物體紅(hóng)外輻射能量進行匯集,經聚焦後的紅(hóng)外輻射能量落在(zài)光電(diàn)探測器上並被轉變成電信號,該電信號經過放大器和(hé)信號(hào)處理電路,並經過一係列信號(hào)運算處理和發射率校正後,即可顯示被測目標的溫度值(zhí)。
1、常(cháng)用的紅外輻射測溫儀(yí)有兩(liǎng)種
(1)單色測溫儀:單色測溫儀與波段內的輻射量成(chéng)比例。
(2)雙色測(cè)溫儀:雙色測溫儀與兩個波段的輻射量(liàng)之比成比例。
2、紅外線測溫儀通常的(de)用(yòng)途
(1)可快速檢測人(rén)體表麵(miàn)溫(wēn)度的紅外(wài)線測(cè)溫儀。
(2)可快速檢(jiǎn)測工業儀器、設施、設備表麵溫度的(de)紅外測溫儀。
(3)可快速檢測遠距離(lí)外(wài)各種動物體表溫度的紅外(wài)測溫儀。
3、紅外(wài)測溫儀的優點
(1)便(biàn)捷:可快速測量溫度,可以讀取所(suǒ)有(yǒu)連接點(diǎn)的溫度(dù),另外紅外測溫儀堅實、輕巧、便於攜帶。
(2)精(jīng)確:通常精度都(dōu)是1℃以內,可快速準確地探測出溫度的(de)微小變化。
(3)安全:能夠(gòu)安全地非接觸地讀取難以接近(jìn)的或不可到達的目標溫度,可(kě)以在儀器允許的範圍(wéi)內讀(dú)取目標(biāo)溫度。
4、使用紅外測溫(wēn)儀注意事(shì)項
(1)紅外測溫儀隻能測量物體表麵溫度,不能測量物體內(nèi)部溫度。
(2)不能透過石英玻璃進(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(wù)體,如(rú)不鏽鋼、鋁等,測量精(jīng)度也不(bú)準確。
(3)要盡量(liàng)縮短(duǎn)測量距離,防(fáng)止信號衰減(jiǎn)。測溫儀直接瞄準目標,然後對目標上下掃描,直至確定熱(rè)點。
(4)避免蒸汽(qì)、塵土、煙霧等環境因素對測溫儀(yí)光學係統造成影響(xiǎng),降低測量精度。
(5)注意消除環境溫度影響,如果測溫(wēn)儀突然暴露在(zài)環境(jìng)溫差為20℃或更高的情況下,允(yǔn)許儀器在20分鍾內調節到新的環境(jìng)溫度。
二、飛(fēi)機發動機/APU引氣管路滲(shèn)漏故障的檢測
飛機的發動機或者APU引氣可(kě)用於空調係統、除防冰係統、真空馬桶以及液壓油箱增壓等,一般而言,用於空調組件的引(yǐn)氣壓力可達到40PSI左右,溫度也可以達(dá)到260℃左右,如果引氣管路發生滲漏的情況,這種高溫(wēn)高(gāo)壓引氣會對其周圍的部件和區域造成破壞,危險性很大。
下麵以(yǐ)E145飛機發動機引(yǐn)氣管路(lù)滲漏故障為例,介紹使用紅(hóng)外測溫儀檢(jiǎn)查引氣管(guǎn)路滲漏的工作方法。
1、故障報告(gào)
飛機在空中或者地麵上時,當接(jiē)通空調組件(jiàn)工作一段時(shí)間後,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(de)故障,機務人員主要根據FIM(FaultIsolationManual)進行故障隔離,FIM提供的主要排故步驟如下:
(1)按照AMM手冊(cè)進行引氣係統操作(zuò)測試程序,接通(tōng)外部高(gāo)壓氮氣對管路的密封性進行檢測(cè),以驗證故障現象,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,必須在主維修基地才能完(wán)成。
(2)使用熱風槍和溫度計對所有的管路接口區域(yù)的超溫(wēn)探測電門進行檢查,操作方式(shì)如下圖。E145飛機(jī)左側發動機引氣管路上有17個超溫探測電門,右側發動機引氣管(guǎn)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(dà),需較長時間(jiān)停(tíng)場排故,工作難度很高,準確性也很(hěn)差。
(3)如(rú)果沒有發現超溫電門的問題,再對(duì)相關的線路狀況進(jìn)行檢查,這(zhè)個檢查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(hěn)差。
(4)在(zài)完成以上的檢測工作後,對各段引氣管路接口進行(háng)滲漏(lòu)檢查。在初期排故(gù)時,需要發動(dòng)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,由於泄露的引氣溫度很高,有時可以達到150℃以上,存在相當大的危險性。另外,對於超溫電門的臨界溫度91℃左右(yòu),使用目視或者手感的方式(shì),缺乏準確(què)性。最後在采用紅外(wài)測溫儀進行溫度檢測後,才徹底解決這個問題。
在初期的排故中,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、超溫電門和線路檢測等工作上,不僅需要投入(rù)大量的費用和人(rén)力,造成(chéng)飛機長時間停場,而且(qiě)基本上都不(bú)能一次(cì)性徹(chè)底排除故(gù)障,致使這(zhè)個故障多次重複出現。經過認真總結和分析後,成版人短视频app對排故(gù)步驟進行適當(dāng)的調整,並結合使用紅外測溫儀來測量管路接頭處漏氣溫度的方法,取得良好的效果,主要操作步驟的調整(zhěng)情況如下:
(1)首先進行故障模擬和檢查,隻需要使用APU引氣(qì),在(zài)空調組件通氣十(shí)分鍾以後即可對管接頭進行溫度檢測(cè)。
(2)然後用紅外測溫儀對相應的引氣管路接頭,逐個進行溫度檢測;
(3)如沒有檢測到引氣滲漏,再依次進行探測電門和線路(lù)的故障隔離;
經過許(xǔ)多次排故(gù)驗證,使(shǐ)用紅外測溫儀檢測(cè)管路接頭的溫度,可以安(ān)全、快速、準確地檢測管路接口是否存在(zài)超溫的情況,既節省大量的人力和停場時間,又可提(tí)高檢測漏氣點的準確性,達到100%。
3、故障分析
E145飛(fēi)機發動(dòng)機和APU安(ān)裝在(zài)飛機尾部,左、右空調(diào)係統組件(jiàn)安裝在機身(shēn)中部(bù),左、右兩空調組件引氣管路是一(yī)段很長的管路,分別由十幾段各種形狀的管(guǎn)路連接(jiē)而成。
大部分的管路接口裏安裝2個橡膠封圈(少部分接口(kǒu)使用金屬卡箍),起封嚴密(mì)封(fēng)的(de)作用,用於防止引氣滲漏。在高溫高壓(yā)引氣的(de)作用下,加上不規範施工因素(sù)的不良影響,這種封圈很容易(yì)扭曲變形,造成引氣滲漏的情況,而這種滲漏沒有得到及(jí)時的排除,長期下來會造(zào)成該接頭的封圈被高溫高壓引氣吹斷的情況(kuàng),導(dǎo)致引氣嚴重泄漏。
在每個管路接口旁邊都安裝(zhuāng)有一個熱電偶式超溫探(tàn)測電(diàn)門,當溫度達到觸發門(mén)檻值91±3℃,超溫電門接(jiē)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,超溫電門斷開(kāi),滲漏信息消失。
排除BLEED1/2LEAK故障的關鍵在於快速準確地判斷引(yǐn)氣滲漏點,引氣管路安裝在地板下,周圍環境(jìng)密閉,空氣流動性不好,隻(zhī)要發生引(yǐn)氣滲漏,不管引氣滲漏程度是(shì)多少,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℃,可以準確地檢測出引氣滲(shèn)漏點的溫度變化情況,通過對臨近接口的溫度數據對比,即可容易地查找到滲漏點。
另外,紅外測溫儀易於攜帶,操作步(bù)驟簡單(dān)易懂,使用方便,無須其他輔助設(shè)備,可快速地接近和檢測目(mù)標物體,節(jiē)省大量時間和人(rén)力,因此是一種安全、有效的(de)檢查方法。
對於BLEED1/2LEAK的排故(gù)問(wèn)題,在FIM裏提(tí)供相應的排故步驟,在AMM(AircraftMaintenanceManual)等手冊裏也提供使用紅外測溫(wēn)儀檢查漏氣點的方法(fǎ),但是(shì)由於(yú)實(shí)際步驟是先難後易,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,可操作性不強。
4、引氣(qì)管路漏氣故障預防性檢測方法的研究
在(zài)E145飛機MP(MaintenancePlan)沒有針對引氣管路漏(lòu)氣(qì)的定期檢查項目,由於(yú)缺(quē)乏(fá)主動的(de)預防性維(wéi)修工作,隻有出現BLEED1/2LEAK故障時才(cái)實(shí)施(shī)排故工作,處於被動排故的(de)狀況下,直接導致E145飛(fēi)機不正常航班增多,降低了機隊整體可靠性。
為了提高引(yǐn)氣管路係統的可靠(kào)性,提(tí)前(qián)發現滲漏故障點,減(jiǎn)少故障報告率和不正常(cháng)航班率,通過認真(zhēn)分析和研究,結合紅外測溫(wēn)儀檢(jiǎn)測引(yǐn)氣滲漏點的檢查方法,製定了合理的檢查間隔(gé)和檢查(chá)標準,利用做定檢工作的期間,進行預防性維修工作,提前(qián)檢測出引氣管路(lù)的滲漏點,以有效(xiào)地降低此故障的發生(shēng)率。
預防性維修工(gōng)作有(yǒu)兩個關鍵點:一是確定合適的檢查間隔,二是確定滲漏(lòu)點的標準溫度值。利用飛機(jī)C檢對兩(liǎng)條引氣管路(lù)各個接口的溫度數據進行取樣,同時拆下相(xiàng)應的封圈狀況進行檢查(chá),然後更換新封圈,其中一(yī)組數據如下:
序號 接近區域 封嚴更換前溫度℃ 封(fēng)嚴的狀況 封嚴更換後溫度℃
1 195AL 111 1個完(wán)好,1個輕(qīng)微漏氣痕跡 74
2 194AR 107 1個完好,1個(gè)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(hǎo) 65
7 193AL 82 2個均完好 83
8 193AL 88 2個(gè)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 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(qǔ) 88
13 271AF 107 2個均完好 87
14 271AF 107 2個均完好(hǎo) 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(qīng)微(wēi)扭曲 84
17 271CLW 104 2個均完(wán)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(chù)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,1個1處(chù)輕微扭(niǔ)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(liàng)數據
在一般情況下,更換新封(fēng)圈之後,大部分引氣管路接頭(tóu)區域的實測(cè)溫度有明顯(xiǎn)的下降,尤其封圈(quān)出現損壞的(de)地方,但少數接口的溫度不降反升,這種情況基本上是施工安(ān)裝(zhuāng)不好造(zào)成的,經過(guò)重新調整安裝,溫度亦有相應的(de)下降。
超溫電門的觸發門檻值91±3℃,當溫度下降到79±3℃時,超溫電(diàn)門恢複正常。經過(guò)充分的評估,將接口溫度(dù)的標準值定為86℃,如果(guǒ)檢測時(shí)高(gāo)於86℃,則(zé)需要分(fèn)解管路接頭並更換封圈,然後進行複查,對超過86℃的接頭重(chóng)新分解(jiě)和安裝,直至溫度低於86℃。
經過統計,采取這種預防(fáng)性維修工(gōng)作後,既可以有效減(jiǎn)少BLEED1/2LEAK的故障發生率,又可以減少(shǎo)不(bú)必要的更換封圈,降低維修成(chéng)本。
三、使用紅外測溫儀(yí)進行液壓係統故障檢測
飛機液壓係(xì)統是由發動機驅動泵(EDP)或者電動馬達驅動泵(EMDP)驅動的(de),EDP或EMDP在正常工作時會產生較大的熱(rè)量,這些熱量會隨著液壓油的流動傳遞(dì)到各(gè)個(gè)部(bù)件上,使得這些部件表麵溫度(dù)上升。在正常工作狀態(tài)下,各個(gè)液壓部件上的表麵溫度基本上是穩定(dìng)在一定範圍之內,如果其中某個部件故障,有可能會引起流經此部件(jiàn)的液壓壓力(也就是流量)發生變化,直接導致該部件的溫度發生(shēng)變化,因此通過測量和對比各個部件上表麵溫度的變化,再輔以其他相關數據的分析,即可準確地(dì)排查故障。下麵以E145飛(fēi)機(jī)一起液壓係統故(gù)障的處理(lǐ)為例進行說明。
1、故障(zhàng)報(bào)告
E145飛機B-3030飛機航前起(qǐ)飛約15分鍾(zhōng)後,機組報告CAS區(qū)出現HYDSYS1OVHT信息,1#液(yè)壓係統壓力指示為(wéi)0。斷開左(zuǒ)發EDP和1#EMDP,10分鍾後過熱信息消失(shī),15分鍾後嚐試接通(tōng)1#EMDP和左發EDP,1#液壓係(xì)統仍無壓力(lì),飛機返航。
2、排故過程
(1)地麵接通1#EMDP,係統回油壓差指示器(qì)跳出,複位後,再次試接通1#EMDP,壓差指示器(qì)仍(réng)跳出(chū),1#係統壓力隻能上(shàng)升至(zhì)2600PSI,對比2#液壓係統壓力為3000PSI。拆(chāi)下液壓總管組件上的3個油濾檢查,殼體回油濾上有較多片狀和(hé)塊狀黑(hēi)色雜質,係統壓力油濾和係統回油濾有(yǒu)少量粉末和顆粒(lì)狀黑色雜(zá)質。
(2)拆下左發EDP和(hé)1#EMDP,檢查(chá)泵連接的管路和花鍵沒有異常。更換(huàn)EDP,EMDP,更換殼體(tǐ)回油濾、係統回(huí)油濾、壓力油(yóu)濾。依據手冊進(jìn)行1號液壓係統清洗,完成3次液壓係統(tǒng)清洗後拆下油濾未見雜質。
(3)完成上述(shù)工作後,地麵接通1#EMDP,1#液(yè)壓(yā)係統(tǒng)壓力仍然為2500PSI。將1#液壓係統與2#液壓係統壓力傳感器對串,地(dì)麵(miàn)接通EMDP測試2#係統壓力正常,1#液壓係統壓力仍為2500PSI。
(4)在接通1#EMDP情況下,當提拉起落架應急放手柄時1#液(yè)壓係統壓力可達3000psi。
(5)地麵試車檢查(chá),1#液壓係統壓力3000PSI,左發N1=89%運轉(zhuǎn)3分鍾後出現HYDSYS1OVHT信息。

表2:EMDP工作時各部件的溫度

表3:EDP工作時各部件的溫(wēn)度
3、故障分析
此次B-3030飛機1#液壓係統的故障現(xiàn)象很(hěn)複雜,既有液壓壓力低的現象,又有液壓係統超溫的現象,加上檢查時發現(xiàn)1#液(yè)壓係統3個油(yóu)濾(lǜ)上均有汙染物的情況,很容易讓(ràng)人得出是EDP或者EMDP故障的結論,而實際情況並非如此。在更(gèng)換相應EDP、EMDP、油濾、壓力電門後並沒有排除故障,就需要對下遊(yóu)各個係統的液壓部件進(jìn)行故障隔離。
通過係統(tǒng)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、外側刹車、起落架正常收放、起落架應急放、登機門、前起落架艙門(mén)等(děng)係(xì)統提供壓力,由於(yú)涉及的係統很多,都有(yǒu)引起此故障的可能性,而事(shì)實上也不可能逐一更換所有的部件(jiàn)。
液壓超溫(wēn)電(diàn)門安裝在液壓油箱裏,當超溫信號(hào)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。使用EDP或者EMDP供壓時,在達到正常壓力的情況下(xià),EDP或者(zhě)EMDP則會自動調整其內部負荷,減少做功,以維持(chí)輸出壓力在規(guī)定的壓(yā)力值,相應(yīng)地產生很少的熱量。如果其中某個部件出現內漏情況,會引起以下幾(jǐ)個現象:
第一,某個部件內漏會造成液壓油不停地循環流動,致使EDP或者EMDP在不停地做功輸出壓力(lì),從而產生(shēng)較高的熱量,而一部分高溫液壓油同時又通過(guò)內漏點直接流回(huí)液壓油箱,由(yóu)於沒有經過係統作(zuò)動而降低其溫度,經過一段時間之後會導致液壓係統(tǒng)出現超溫的情況。
第二,從EDP或者EMDP出來(lái)的高溫液壓油所流經的部件,其表麵溫度會有(yǒu)一個明顯的增加。
第三,在僅使(shǐ)用EMDP供壓(yā)情況下,由於EMDP的輸出功率較少(shǎo),內漏(lòu)會導致壓力達不(bú)到規定的2900PSI。
結合液壓係統工作原理圖可以看到,液壓泵EDP或(huò)EMDP輸出(chū)的液壓油依次經過液壓總管、起落(luò)架收放選擇活門(mén),然後到達應急放活門。根據液(yè)壓油流動時可以傳遞熱量的情況,可以(yǐ)采用紅外測溫儀對液壓油流經的部件(jiàn)進行溫(wēn)度(dù)測量,實際測量的數據也顯示,無論使用EDP還是EMDP供壓,這三個部件的溫度均明(míng)顯高於其它部件,因(yīn)此確定故障部件為應急放活門。
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(gù)的過程很不順利。排(pái)故人員收集所有的故障信息(xī)後(hòu)進行分(fèn)析(xī),均無法分析出一個明確的結論,存(cún)在各種(zhǒng)不同意見和推測(cè)。最後,使用紅外測溫儀對各個液壓部件進行溫度檢(jiǎn)測,然後對溫度數據和故障現象進行綜合分(fèn)析(xī),終於確定了這起故障(zhàng)的真正原因。
從這起故障的排故過程來看,最主要還是要全麵有效地收(shōu)集故障信息和數據,然(rán)後對故障原因進行深入的分析,這是(shì)排故(gù)的關鍵。其次,麵對錯綜複(fù)雜的故障現象,借助一些(xiē)非常規(guī)的驗證方式,如此(cǐ)次使用紅外測溫儀測量液壓部件的溫度,為(wéi)快(kuài)速、準確判斷故障點提供了可靠的依(yī)據,是一個(gè)非常有效的方式,也是畫龍點睛(jīng)之舉。
四、紅外測溫儀的使用小結(jié)
一般情況下,在排除了外界因素的相關影響後,如果物體的表麵溫度發生了變化,主要源於其內部特性發生(shēng)了變化。紅外測溫儀主要用於測量物體的(de)表麵溫度,利用這一工作特性,還可以在飛機其它係統的排故工作中使用,例如,利用引氣在經過空調組件上主要做功部件(如ACM、雙熱交換器)之後,溫度會發生一定程度變化的工作原理,可以使用紅外測溫儀檢測飛機空調組件各個點的溫度值,為判斷(duàn)故障提供準確的溫度數據。另外,飛機刹車轂(gū)在使用過程中也會產生劇烈的溫度變化,使(shǐ)用紅外測溫儀測量溫度數據,也可以幫助判斷刹(shā)車溫度指示係統的故障(zhàng)。
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