加油站油箱单向活门碟片丢失导致串油

自有案例+网络公众号+FTD 737NG-FTD-28-03004

2025年4月,有飞机(机龄23年)加油站油箱单向活门碟片丢失。特展开说明。

一、基本原理

单向活门位于加油站后部

对应的加油关断活门和单向活门(瓣分离)。

单向活门正反面。

总管活门工作原理:

A. 加油总管由一个单一的总管组成,其上安装有进气口适配器以及飞机每个油箱的单独控制阀和单向阀。在加油操作期间,加油总管控制并分配从单一进气口流向飞机所有油箱的燃油流动。

B. 加油总管安装在右翼主梁的前侧。它通过插入梁孔并由螺母固定的燃油管路接头端部固定在机翼梁上。加油和服务的通道通过机翼固定前缘上的一个铰链门提供。

C. 总管的外部连接通过进气口适配器完成,这些适配器可以接受标准的MS29520-1翼下加油喷嘴以及所有型号的Parker Commercial Nozzle F100。适配器端口由一个内部阀座组件密封,该组件通过配合喷嘴的操作打开以实现流动。除了进气口(适配器)之外,总管还包含四个燃油管路接头端部。其中三个接头端部连接到飞机的各个油箱。第四个接头端部通过一个截止阀连接到一个外部排放管路,以便在加油操作期间将溢出的燃油排出飞机。

A. 从总管到各个燃油箱的燃油流动由每个油箱的单独控制阀控制。这些控制阀通常处于关闭状态,并通过驾驶舱燃油指示器操作的相同传感器发出的电信号打开。当每个油箱被加满时,传感器会中断电信号,相应的控制阀会关闭流向其油箱的燃油。每个阀门上的手动超控按钮可用于加满油箱,或在电气故障时操作阀门。

B. 每个燃油箱管路中还包含一个单向阀,可防止燃油从油箱回流。这一特性使得在无需排空系统燃油的情况下,可以拆卸和更换控制阀、适配器或整个总管。

二、单向活门失效

执行燃油箱相关工作,拆除油箱盖板后,执行油箱内部检查或恢复盖板前,需检查外来物,预防FOD,如3C检“57-160-02-01右外机翼接近口”工卡等,多次发现FOD:银色半圆形塑料或铝制蝶阀片,背面为橡胶材质的黑色,有两个接耳,检查发现为中央油箱加油出口单向活门:件号:2670137或2670137-101。

该问题波音机队历史上多次出现,为产品设计缺陷,也进行过改进,但效果不明显。参见FTD 737NG-FTD-28-03004。

1、从厂家的表述看,首先将制造工艺从铸造修改为机加工(2001年)。

2、后来又怀疑平板机加工配置具有更锋利(不那么圆润)的边缘,这可能导致燃油在阀瓣周围流动时更加湍流。在高流量时,阀瓣可能会更严重地相互碰撞,从而导致PTFE垫圈和阀座损坏,经过长时间暴露在这种情况下,阀瓣可能会从检查阀组件上脱落。在从铸造改为机加工平板阀瓣组件的几年后,通过增加一个“V”形进气口来改变检查阀的进气口,以最小化阀门处的湍流。从2003年中期开始,737NG飞机开始交付带有“V”形检查阀进气口的总管。

3、Parker公司测试了不同的阀瓣材料,以减少阀瓣的磨损。选择了7075铝合金作为阀瓣的新材料。这一材料变更从生产加油总管件号2670150-7(波音件号10-61393-7)序列号9362及更高版本开始实施。带有改进阀瓣的加油总管从2014年9月开始在波音生产中交付。

三、根本原因分析

三个油箱的加油单向活门件号一样,都是2670137,或2670137-101,因此,打开压力相同。三个油箱的加油关断活门件号一样,即控制活门,都是2670136,因此,打开压力相同。参考CMM,总管的压力功率和中央油箱以及主油箱的流量差异如下所示。

那么是怎么来实现流量的差异,主要是通过下游管路。

1、1号油箱下游为1.5英寸的直管,通过2号油箱、中央油箱,直达1号油箱,出口有一个沿管道方向的活门32C194-3(弹簧加载关位的单向活门),和垂直管道方向的活门60B92604-6(排出集水和管路余油)。

2、2号油箱单向活门下游是一节外径1.5英寸的直管(344A2401-1),带一个扩散孔DIFFUSER – ORIFICE(344A2001-3,1.050 TO 1.060)直接伸在2号油箱里。

3、中央油箱先是一段1.5英寸的直管,而后焊接一段喇叭管,之后变为2.5英寸的直管,直到中央油箱的右侧出口(右翼4号肋板外侧,图中C处275,其中出口为2.0英寸的通管),由于一部分燃油已从此口流入中央油箱,流量减小,所以此后275经过一节喇叭管,之后变为2.0英寸弯管,直至中央油箱加油管路的中央出口,出口有两个,都是管径为1.5inch的通管(无活门或滤网等部件),在右侧翼身肋板内侧,前后隔板各一个。

可以看到中央油箱加油管路更粗,出口更多,且均为通管(出口没有单向活门或DIFFUSER ORIFICE),以此保证了控制活门打开后更大的流量,但三个油箱出口单向活门处管径相同,所以中央油箱处的流速更快,大流速意味着对单向活门的冲击更大,开度更大,也更容易来回摆动磨损,所以,中央油箱出口单向活门更容易损坏。

四、碟片常见丢失位置

1、左右大翼2号肋板1号油尺附近

此处是中央油箱翼身段的最低点,左翼身段虽无出油口,但蝶阀较薄,加油时会随油液流动到此。从大翼最内侧的油箱盖板531AB、631AB接近,向内看检查,可能在加强筋stringer接头下。

2、中央油箱机腹舱内
机腹段前后分三个隔断,空间较大,但比较空旷,注意检查肋板、纵梁、燃油泵抽油口等地方。从空调舱内中央油箱盖板131AB接近,需拆下部分管道或部件。

3、其他翼肋附近

常见翼身结合肋板(SOB Rib,side of body rib,即1号肋板)外侧附近,需从531AB、631AB进入油箱内部,穿过2、3号肋板的开口处向内检查。

五、案例说明

有飞机反映2号油箱溢油后重新加油完成后,发现在所有活门和泵关闭的情况下,2号油箱向中央油箱自动倒油。从8600LB降至7500LB后停止。

一)、验证过程:

1、 将中央油箱人工倒油至2号油箱(打开抽油活门,2号加油活门,中央R泵),结果为2号油箱油向中央油箱流入。

2、 打开2号油箱两个泵,中央R油箱泵,无油量传输。

3、 将1号油箱人工倒油至中央油箱,可能正常倒油。但完成倒油关闭所有泵和活门后,2号油箱又开始自动向中央油箱倒油,倒油至5700左右自动停止。

4、将1号油箱人工倒油至2号油箱,发现打开泵和活门后,油量不传输。

5、 (1)打开1号油箱泵(未开交输活门),中央加油活门,抽油活门,结果为2号油箱向中央油箱倒油

  (2)只打开中央加油活门、抽油活门,结果为2号油箱向中央油箱倒油

  (3)只打开中央加油活门,结果为油量不传输

  (4)只打开抽油活门,结果为2号油箱向中央油箱倒油

6、 拉出左右大翼双侧通气油箱旁通活门,正常,无大量油液渗漏。

7、单开抽油活门,加油活门全都在关位,泵也都关了,确认30分钟串油中央油箱810磅

8、交输活门打开,1号和2号油箱的4个泵都打开,抽油活门打开,加油活门全部关闭。3分钟,330磅串至中央油箱

9、 中央油箱倒油至左油箱,正常,倒油左油箱至7710磅。2号油箱油量不变。

10、加油车加油2号油箱,只开2号油箱加油活门,2号油箱加了230磅,中央油箱加了4080磅

11、循环往复作动中央油箱加油活门及超控手柄,关闭所有活门,关闭所有加油泵,单独打开抽油活门,观察10分钟,无串油。 13 打开抽油活门,打开1号油箱双泵,打开交输活门,所有加油活门关闭。10S后1号油箱油开始往中央油箱串,确认中央油箱加油活门失效。

二)、检查结果

中央油箱和右主油箱的单向活门和加油活门均失效。中央油箱单向活门双碟均丢失不见(见文首图片)、其中右主油箱的单向活门单碟失效在开位,单碟失效在关位,见下图所示。

三)、故障说明

从原理看,这是极度罕见的一种失效模式。任一油箱加油都有两道防线,加油活门和单向活门。在加油活门的上游,加油站组件的腔体相当于形成一个共用的油池。无论是单向活门还是加油活门只要好的,都能够防止油液的串油。中央油箱和右主油箱加油活门和单向活门均失效,相当于右主油箱和中央油箱直接连通了。那么不打泵情况下,就看液面高低情况。以及打泵给管路增压的情况。

四)、在针对丢失后能否放行的问题上

历史波音给出过合适时机检查的NTO

Ref /A/ 737NG-FTD-28-03004

1) Boeing has no objection to XXX waiting until the next maintenance opportunity to inspect the fuel tank for the missing flappers.

2) Boeing has now received several new reports regarding the fueling manifold check valves. Boeing analysis of two broken check valves showed that the parts failed due to fatigue. Two of these valves were from airplanes delivered after 2003. We are considering revising the Ref /A/ FTD, but we do not have enough information to provide any fleet wide recommendations. Boeing is working with the manufacture to understand these recent failures and will release new service information as necessary.

3) Note that the Ref /A/ FTD recommends that operators look for separated flappers and report any finding when they do a fuel tank entry. Ref /A/ does not require airlines to inspect the fueling manifolds unless a flapper is found in the fuel tank.

Unquote

The following was also sent to another airline with a similar condition

Quote 737NG-FTD-28-03004, dated 19 Sep 2014 contains the latest information available for locating missing check valve flappers. However, we recommend the inspections also be extended to the areas near the Fuel Quantity Indication System (FQIS) tank units to make sure the flapper parts will not come in contact with the tank units as contact with a tank unit could result in erratic fuel quantity indication. XXX Airlines should also be aware that loose parts in the fuel tank may chafe against the tank structure over time. This chafe location could be more prone to corrosion if the primer is removed from the structure.

Additionally, Boeing would like to note that the fuel boost pump inlet screen will protect the boost pump and the engine fuel system from FOD larger than a 1/4 inch. If after a thorough tank inspection for the loose / missing parts is completed and no loose parts are found Boeing would have no objection to returning the datum aircraft to service.

五)、事前能否识别的问题

从系统原理角度逆推,我们认为有以下特征

1、任意单向活门的丢失都不会导致事前出现任何的故障表象。只会在油箱检查的时候发现有碟片丢失的问题。

2、任何的加油活门失效,应该是能有所表现的。因为意味着在加油的过程中,失效的加油活门无法关闭,那么该油箱的油量会持续的增加,主油箱就会发生溢油的事件,而中央油箱会发生比预设加油量多的情况。

3、单一油箱加油活门和单向活门均失效,会发生第2条的现象。

4、中央油箱和任一主油箱加油活门和单向活门均失效,当主油箱油面高的时候,会发生油箱间的流动,直到油面平衡。

附:FTD 737NG-FTD-28-03004原文

Document Description

An operator reported finding two flappers lying inside the center tank. See attached photo “Broken Flapper” and item number 120 IPL in reference CMM. These flappers had broken off of the Center Tank refueling check valve and were found inside the center tank. The flappers were discovered while performing unrelated service bulletin work in the center tank. Multiple valves that showed signs of wear have been analyzed at Parker.

Parker changed the manufacturing process of the flapper from cast to machined. This change was delivered on new 737NG airplanes sometime in 2000 or 2001. Boeing cannot determine the exact incorporation point of the machined check valve assembly because the part serial number is not available for airplanes delivered before Jan 2003. Refuel manifold P/N 2670150-7 (Boeing P/N 10-61393-7) serial number 4034 through 4681 were delivered with the machined flat check valve assemblies. See the reference Parker Service Information Letter for more information regarding this change. The part number of the check valve remained the same when inlet was changed from cast to machined flat and to “V” shaped machined inlet.

It is suspected that the flat machined configuration has sharper (less rounded) edges which may cause the fuel flow around the flappers to become more turbulent. During high flow rates the flappers may bang against each other more severely thereby causing damage to the PTFE washers and the seat, and after extended exposure to this condition, the flappers may separate from the check valve assembly. Several years after the change from cast to machined flat flapper assembly, the check valve inlet was changed by adding a “V” shaped inlet to minimize turbulence at the valve. See attachments for the previous and the current valve inlet type. Manifolds with the “V” shaped check valve inlet was delivered on 737NG airplanes starting in mid 2003.

Status Description

The machined check valve assembly with the “V” shaped inlet has been delivered on approximately 4000 manifolds. Some of these manifolds have been in-service for more than 10 years. Boeing received several reports of failed check valve flappers with the “V” shaped inlet. Parker tested different flapper materials to reduce the wear of the flappers. Aluminum 7075 was selected as the new material for the flappers. This material change was made starting with production refuel manifold P/N 2670150-7 (Boeing P/N 10-61393-7) serial number 9362 and above. Since the part number of the refuel manifold was not changed, there is no “and on” airplane line number for this change. Refuel manifolds with the improved flappers were delivered in Boeing production starting in September 2014.

Interim Action

Parker completed flapper material evaluation.

Final Action

The check valve flapper material was changed to aluminum 7075. This change is included in production refuel manifolds P/N 2670150-7 serial number 9362 and on. Airplane delivery with the improved fuel check valve flapper began in September 2014.

Operator Action

While performing other work in the center tank, operators are encouraged to look for separated flappers and report any findings. Also, operators are encouraged to inspect the flapper and seat condition when the valves are removed for maintenance.

Boeing received reports of difficulty finding the missing flappers. Below is a description of where in the fuel tank the flappers are typically found:

Left Main Tank

Flappers are found just outboard of left wing rib 5 near the refuel discharge line just aft of the front spar or in the refuel line near the check valve. See IPC 28-20-51-01 items 130 and 105 for the refuel tube and check valve.

Center Tank

There are three locations where fuel is discharged when refueling the center tank. Two locations are close together just inboard of the side of body rib for the right wing in the main part of the center tank. This tube shows in IPC 28-21-52-06, item 70. One discharge port is located aft of the aft span wise beam and the other is in the same tube just forward of the aft span wise beam in the body part of the center tank. Boeing also notes that the center tank includes the inboard part of the wing out to rib 5. This is referred to as the cheek tank. There is a third refuel discharge port just out board of rib 4 near the rear spar of the right wing just outboard of wing station 180. The third discharge port shows in IPC 28-20-51-03, Item 230. This discharge port can be accessed through wing access panel 631BB.

Right Main Tank

Flappers are found at or near the refuel discharge tube or in the tube. This tank has a very short refuel tube, about 3 inches, and a diffuser. The fuel discharges in the same bay as the refuel manifold near wing station 353. See IPC 28-20-51-04 for an illustration of the right main tank refuel discharge tube.

737MAX扰流板作动器导致维护灯亮

2025年4月,有飞机反映在地面电源转换APU时,维护灯亮, 状态信息SPOILER PAIR 5/8。

维护信息27-01610 SPOILER 8 DOES NOT FOLLOW COMMANDED POSITION

排故中:

1、执行 ground test: 27 – Spoiler Control, SYSTEM TEST不通过,信息依然存在;

2、复位SCE跳开关无效,重装SCE,触发SPOILER CONTROL SYSTEM、TAKEOFF CONFIG,维护信息27-09003 ONBOARD MAINTENANCE FUNCTION HAS NO INPUT FROM SCE-3、27-09002 ONBOARD MAINTENANCE FUNCTION HAS NO INPUT FROM SCE-2 、27-09001 ONBOARD MAINTENANCE FUNCTION HAS NO INPUT FROM SCE-1,软件无法加载。

3、更换作动器组件后测试正常。

参考IFIM手册,维护信息27-01610表示8号的位置与指令不一致

从系统页面也能读到8号扰流板的位置在放下状态为5.9,实际看能正常升起和放下。

更换作动器组件后,系统测试正常,角度恢复为0。

部件构造图如下:

位置反馈线路图如下,目前看应该是LVDT反馈值出现了问题所致。

737NG点火故障

自有案例和网络公众号(李政卫)

2024年以来点火故障存在较明显上升的趋势,特结合故障可能做一些分析。

一、基本原理

发动机的点火系统给燃烧室提供电火花来点燃燃油,每台发动机有2套相互独立工作的点火系统,发动机左侧点火系统使用115V转换汇流条供电,右侧点火使用115V备用汇流条供电。

点火系统主要部件有点火激励器,点火导线,点火电嘴。

点火激励器,包含输入电路,电容储存电路,输出电路。点火激励器使用密封的不锈钢外壳,部分件号点火激励器内充氮气。

点火激励器将115V的交流电转换并存储在电容中,随着电容中储存能量的升高,输出的电压会逐渐升高,当电压升高到14-19KV后,将在点火电嘴处击穿空气,产生电火花,点燃燃油喷嘴喷出的油雾。下图为点火激励器工作原理图,其中C5为主要储存电能的电容。

每次点火将释放1.5焦耳左右的能量。点火的频率和输入电压有关,在115V时,点火频率为每秒0.75-1.75次(波音曾答复大概为1.1次/秒)。

点火导线是绝缘性良好的单根导线,多层结构,芯线材料为铜,外层使用硅酮橡胶进行绝缘,再外层是镀锡铜编织网,再外层是聚四氟乙烯套管,最外层是金属编织柔性导管。点火激励器产生的高压电动势沿着点火导线到点火电嘴处。

部分点火导线布置在发动机核心机处,环境温度高,为了降低导线温度,进而降低导线电阻,在核心机段的点火导线会使用空气进行冷却。在发动机底部,有一根管路,将发动机低压压气机出口的气体,分别引入左右点火导线,沿着导线结构行成空气通道流动,从点火电嘴处流出。

点火电嘴的工作原理是高压放电,与汽车使用的火花塞原理一致。中心导体通过点火导线和点火激励器输出端相连。外壳和发动机结构相连,作为结构地。当中心导体电压升高后到一定极限后,击穿中心导体和外壳之间的空气,产生火花。

EEC使用电门位置数据来控制EEC内部的四个点火开/关电门。这些电门控制到点火激励器的115v交流电。每个EEC通道(A和B)控制一个点火开/关电门到每个点火激励器。一次只有一个EEC通道处于工作状态。因此,对于一个点火激励器,一次只有一个点火开/关电门工作。另一个EEC通道处于备用模式。点火测试会对每个点火电嘴的每个通道进行测试,所以如果听声测试只有单通道有声音可判断内部故障,情况比较少见。

EEC使用电门位置数据来控制EEC内部的四个点火开/关电门。这些电门控制到点火激励器的115v交流电。每个EEC通道(A和B)控制一个点火开/关电门到每个点火激励器。一次只有一个EEC通道处于工作状态。因此,对于一个点火激励器,一次只有一个点火开/关电门工作。另一个EEC通道处于备用模式。点火测试会对每个点火电嘴的每个通道进行测试,所以如果听声测试只有单通道有声音可判断内部故障,情况比较少见。

对于EEC及EEC上游部件故障一般会有点火源故障代码或者DEU点火数据不正确故障代码,根据代码对相应部件进行排故即可。上游部件有:跳开关,电门,线束,EEC。

二、典型故障

1、点火嘴烧蚀

点火电嘴的烧蚀是最容易判断的故障。在每次高压放电中,会伴随少量的材料损失和烧蚀,这样会影响中心电极和周围电极之间的空气间隙。当两个电极之间的空气间隙出现变化时,击穿电压会发生变化,有可能造成点火失败。

对于点火电嘴的烧蚀,手册中有明确的标准。点火电嘴有两种构型,分别为垫片式和销钉式,垫片式的点火电嘴(件号 9072215-1或518888-1),外侧电极是一片垫片,销钉式点火电嘴(件号:CH31900-6),外侧电极是一圈销钉。

参考AMM74-21-02-200-801-F00,如下图所示,对于垫圈式点火电嘴,X尺寸不大于0.30英寸,Y尺寸不小于0.1英寸,中央电极和上表面的深度不超过0.25英寸,且垫圈(washer electrode)不允许松动和丢失。

对于销钉式点火电嘴,电极销钉不允许松动和丢失,中央电极和上表面的深度不超过0.25英寸,不允许在电极尖端或间隙区域积碳。

典型的失效

2、点火激励器和点火导线连接处烧蚀

点火激励器输出插头中间是一根销钉,点火导线连接处是四片弹簧片组成的花瓣型结构,销钉插入花瓣中,从维护经验来看,此处连接可靠性较差。

比较常见的损伤情况有,点火激励器输出销钉松脱,烧蚀,丢失,如下图所示:

还有点火导线的弹簧片烧蚀,脱落等。

点火系统最容易出现故障的就是点火激励器和点火导线连接处。

此处之所以会出现问题,分析可能是因为在安装点火电线时,此处位置较低,施工困难,所以在抽入不容易完全平直插入,而是有一定的歪斜,造成销钉和4块金属片并没有均匀接触,产生较大的接触电阻,造成烧蚀。

除了安装问题外,点火激励器和点火导线连接处可靠性低,还有可能是因为积水导致。由于点火导线需要引气冷却,而引气管安装在发动机5点钟位置,在下雨或者执行水洗工作时,很容易使积水沿着冷却气管流入导线中。而点火导线和激励器连接处是点火导线的最低处,所以水会集聚在此处,造成故障。

3、点火导线和点火电嘴的接触面腐蚀

点火导线和点火电嘴的接触面腐蚀,也有可能造成点火失败。接触面腐蚀后,电阻增加,造成的点火能量降低。发动机燃烧室中气流是在以较快的速度流动中,流场比较复杂,如果点火能量较低,有可能无法将雾化的燃油点燃,造成点火失败。

4、点火激励器或点火导线部件损坏

除了点火部件相互连接处损坏外,点火激励器和点火导线损坏的可能性也有。

对于点火激励器损坏的硬故障,点火听声测试一般都会测试不通过,我们可以通过对调左右点火激励器输入或者输出插头,再次听声测试,方便的进行判断。

点火导线的故障,有时会是间歇性故障,如导线的绝缘性降低后,可能造成电能损失,偶尔造成点火失败,这种故障通过听声测试比较难以判断出来。

5、EEC及EEC上游部件故障

根据FIM,对于EEC及EEC上游部件故障一般会有点火源故障代码或者DEU点火数据不正确故障代码,根据代码对相应部件进行排故即可。上游部件有:跳开关,电门,线束,EEC。先通过听声测试是单通道失效还是双通道失效(可直接听声也可根据测试完成后的代码判断),单通道则为EEC控制问题,更换EEC;双通道则根据相应FIM分段隔离。

三、点评

1、机队统计看UNISON的点火嘴在1000FC内失效率高于CHAMPION。

2、2024年以来点火线和点火激励器的检查质量下降明显。

货舱门位置电门压片形变导致门警告

自有案例,因较为典型以做记录。

2025年4月,有飞机出现后货舱门警告故障,测量尺寸为20.8mm,满足手册的要求。检查发现为电门压片形变所致。经过和新件的对比看:

1、新件压片1和压片2均呈翘起状态,压片1最高点距离左侧支架壁距离4mm;

2、旧件压片1在长时间作用后,几乎被压平;压片2的翘起高度也较低,两者综合起来的结果就是需要压块向右侧更多的距离,才能触发压片2。

附:电门工作原理

滚轮压缩顶杆使之向右移动,带动锁舌压缩压片1和2,使得触点闭合,线路接通,指示灯熄灭。

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