基于抽真空原理的某型发动机油封装置研制

0 引 言

发动机是飞机的“心脏”，燃油系统是发动机的主要工作系统，在航空工程机务保障工作中，对其维护有着十分严格的要求。发动机的油封是指将油封油液注入并充满发动机燃油系统，防止系统各部件表面产生锈蚀而导致系统故障。因此，油封装置是发动机使用维护过程中必不可少的专用设备，是保证系统正常工作，确保飞行安全的重要地面设备[1-2]。

为了解决传统滑油高温加热除水时间长、加热管周围滑油易高温烧焦变质的问题。同时解决高温时人员操作、设备安全问题[3-4]。本文利用和借鉴现有成熟技术以及工程经验，进行组合化、模块化、标准化设计，大胆创新，采用真空抽压新技术进行油封装置的研制。

1 功能与主要技术指标

油封装置主要用于飞机发动机上主燃油系统、助力燃油系统、发动机尾喷口等的启封、冷油封与热油封。通过对滑油进行抽真空除水，使滑油的含水量ppm值满足油封要求。

主要技术指标：1、油封温度50°～60°；2、热油封压力0.2±0.05 MPa；3、冷油封压力2.5±0.2 MPa；4、充氮除油压力1±0.1 MPa；5、油液清洁度不低于GJB420B-7；6、发动机油封油量120 L；7、电源DC28 V、AC115 V；8、油液含水量不大于300 ppm等。

2 设备系统组成

油封装置主要由油封供油系统、启封(充氮除油)系统、控制电路和车体四部分组成，其系统组成如图1所示，工作原理图如图2所示。

图1 油封装置系统组成图

1.氮气源；2.充气咀；3.气源开关；4.单向阀；5.气滤；6.减压阀；7.气源压力表；8.充氮压力表；9.安全阀；10.充氮开关；11.单向阀；12～16.燃电阀；17.单向阀；18.压力传感器；19.涡轮流量计；20.单向阀；21.蓄压器；22.节流阀；23.溢流阀；24.可调单向阀；25.换向阀；26.过滤器；27.单向阀；28.油封泵组；29.水分传感器；30.单向阀；31.防真空安全阀；32.真空压力表；33.调压气阀；34.吸湿空气滤；35.液位传感器；36.真空罐；37.散热器；38.放水阀；39.水气分离箱；40.真空泵；41.放油开关；42.循环泵组；43.单向阀；44.；过滤器45.加热器；46.温度传感器；47.油箱

图2 YFZZ-01型飞机油封装置系统工作原理图

2.1 油封供油系统

油封供油系统主要由液压泵组、真空泵组、净化单元、压力流量控制及安全保护单元、储油单元、附件等组成。分为滑油加热除水部分和增压供油两部分，通过控制电路进行控制。发动机油封时,滑油先通过加热器加热，同时通过油封泵组和油箱自循环，保证油液均匀加热，防止局部加热导致部分油液焦化，降低油液品质。油液到达55 ℃时真空泵开始抽真空除水，油液在压差的作用下进入真空罐，真空罐中间填充隔热棉，防止油箱热油进入真空罐温度降低。系统在真空泵跟真空罐之间设计有水气分离箱。真空除水过程中真空罐内的水蒸气经过水气分离箱冷却。冷空气经过真空泵排到空气中，可提高真空泵的使用寿命。真空罐上面设计有防真空安全阀，保证工作异常时真空泵不会对系统造成破坏。

增压供油分为热油封和冷油封两部分。热油封部分提供油封压力: 0.2±0.05 MPa；0.15 MPa±0.05 MPa。可调单向阀作为安全阀，保证系统压力不超过0.3MPa。冷油封部分提供油封压力：2.5±0.2 MPa，溢流阀作为安全阀，保证系统压力不超过2.7 MPa。发动机油封时，根据油封位置的不同，将供油接头与飞机发动机进油口对接,经过真空加温脱水后满足油封压力、温度要求的油液经过供压油滤、供油软管对发动机进行油封。压力传感器实时显示供油系统工作压力,流量传感器实时显示供油系统流量及累计所加油量值。

2.2 充氮除油系统

充氮除油系统由充气咀、开关、气滤、减压器、压力表、安全活门和充氮接头等组成。气源经单向阀、气滤、减压器减压后，将压力为1±0.1 MPa的氮气通过输气软管与发动机相应接口对接，进入燃油系统各子系统以吹除燃油。安全阀保证系统的压力不超过1.5 MPa。

2.3 控制电路系统

控制电路采用PLC控制器,实现阀门控制、液位控制、温度和流量控制。电气控制系统集中设计在电气箱中,和油液进行物理隔离,电气箱带自动加热功能,可满足低温条件下系统正常工作。

2.4 车体结构

车体通过车轮、牵引装置移动。两侧设置有软管支架和电缆挂架，可放置油封软管和设备电缆。顶部设有显示控制面板，安装有温度、含水量、压力、流量/油量显示控制仪、气源压力表、充氮压力表、气源开关、充氮开关，控制按钮和指示灯等如图3～4所示。

图3 油封装置面板示意图

图4 油封装置面板实物图

3 结 论

(1)本次油封装置研制，大胆采用真空抽压降低沸点除水技术。通过真空泵抽压，将真空罐内滑油的饱和蒸汽温度降低为约45 ℃(真空罐内相对压力为-0.85 bar)，大大缩短了机务人员工作时间，同时解决了加热管周围滑油易高温烧焦变质的问题。

(2)系统同时保留传统的加热除水功能作为备份，各个功能之间的转换通过电控箱中的转换开关实现。正常情况下系统采用真空加热除水方式除水，若真空除水功能出现故障，则通过拨动转换开关至上位加热除水，切换为传统加热除水方式，实现系统除水。

(3)采用PLC控制器,实现阀门控制、液位控制、温度和流量控制，同时实现油液含水量、温度、流量、压力等数据实时监测，使操作人员更直观。