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1、插件2能07 PT1317D故障类型故障等级致命度分析法解释Microsoft Word 文档(教材P103112、123129) PPt 2能2-013、017插件三、 故障类型及影响分析 【知识要求】故障类型及影响分析(Failure Mode & Effect Analysis，FMEA)是一种广泛使用的、非常重要的系统安全分析方法。我国国家军用标准中明确指出：FMIEA是找出设计上潜在缺陷的手段，是设计审查中必须重视的资料之一。1目的 故障类型及影响分析的目的是辨识设备或系统的故障模式及每种故障模式对系统或装置造成的影响。评份人员通常提出增加设备可靠性的建议，进而提出工艺安全对策。2基

2、本概念(l)故障一般指元件、子系统或系统在规定的运行时间和条件内，达不到设计规定功能昀情况。(2)故障类型系统、子系统或元件发生的每一种故障的形式称为故障类型。例如，一个阀门故障可以有四种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严。表2一l列出了一般故障类型的分类，各种故障类型一般可按表中分类考虑。（故障概率中有元件的全部故障概率和单个故障类型的出现概率）(教材P105) 表2-1 故障类型及原因故 障 类 型故障原因运行中的故障各类故障细分1.过早的启动2.规定的时间内不能启动3.规定的时间内不能停车4.运行能力降级、超量或受阻1.构造方面的故障、物理性咬紧、振动、不能定位、不能打开、不能关闭2.

3、打开时故障、关闭时故障3.内部泄漏、外部泄漏4.高于允许偏差、低于允许偏差 5.反向动作、间歇动作、误动作、误指示6.流向偏向一侧、传动不良、停不下来7.不能启动、不能切换、过早启动、动作滞后8.输入量过大、输入量过小、输出量过大、输出量过小9.电路短路、电路开路10.漏电、其他 1.设计上的缺陷 （由于设计上的技术先天不足，或者图样不完善等） 2.制造上的缺陷（加工方法不当或组装方面豹失误）3.质量管理上缺陷（检验不够或失误以及管理不当）4.使用上的缺陷（误操作或未按设计条件操作）5.维修方面的缺陷（维修操作失误或检修程序不当） (3)故障等级根据故障类型对系统或子系统影响的程度不同而划分的

4、等级称为故障等级。 3故障类型分级方法(1)定性分级方法故障类型对系统（或子系统）影响的严重程度的定性分级方法，将故障危险性等级分为四个等级（见下表）。故障类型等级划分（见教材P105表2-2）故障等级影响程度可 能 造 成 的 损 失I致命性可造成死亡或系统毁坏严重性可造成严重伤害、严重职业病或主系统损坏临界性可造成轻伤、轻职业病或次要系统损坏可忽略性不会造成伤害和职业病，系统不会受到损坏将危险等级从高到低分为I、级。I级最高，、顺序逐级降低(2)半定量故障等级划分方法依据损失的严重程度、故障的影响范围、故障发生的频率、防止故障的难易程度和工艺设计情况而定的。在难以取得可靠性数据的情况下，可

5、以采用评点法，此法较简单，划分精确。它从几个方面来考虑故障对系统的影响程度，用一定点数表示影响程度的大小，通过计算，求出故障等级。总评点数的计算公式为：式中： Ci因素系数，（0Ci10）Cs总点数， （0CS10）如何确定点数Ci呢？可采用专家座谈会法：由35位有经验的专家座谈讨论，提出Ci数值；这种方法又称BS法；也可采用函询调查法：将提出的问题和必要的背景材料，用通信的方式向有经验的专家提出，然后把他们答复的意见进行综合，再反馈给他们，如此反复多次，直到得到认为合适的意见为止。另一种求点数的方法是查评点数参考表选取。见教材P106表23，可根据评点因素求出点数，相加后计算出总点数Cs。（

6、教材P106） 表2-3 评点参考表 评点因素内容点数故障影响大小造成生命损失5. 0造成相当程度的损失3.0元件功能有损失 1. 0无功能损失0. 5对系统影响程度对系统造成两处以上的重大影响2.0对系统造成一处以上的重大影响1. 0对系统无过大影响0. 5发生频率容易发生1.5能够发生1. 0不易发生0. 7防止故障的难易程度不能防止1.3能够防止1. 0易于防止0. 7是否是新设计的工艺内容相当新的设计 1.2内容和过去相类似的设计1. 0内容和过去同样的设计0. 8 这样，又导出了一个以评点数来划分的半定量的故障等级，其等级划分见下表：以评点数划分的故障等级（见教材P106表2-3、2

7、-4）故障等级评点数数内容应采取措施I 致命710完不成任务,人员伤亡变更设计 重大47大部分任务完不成重新讨论,也可变更设计 轻微24一部分任务完不成不必变更设计 小(可忽略)2无影响无故障危险等级从高到低分为I、级。I级最高，、顺序逐级降低(2)风险矩阵法（P106108）故障发生的可能性和故障发生后果引起的后果，综合考虑后会得出比较准确的衡量标准，这个标准称为风险（也称危险度），它代表故障概率和严重度的综合评价。风险矩阵法将故障发生后的后果严重度和故障发生的概率分别划分等级，进行综合评价。1.严重度严重度。是指故障类型对系统功能影响的程度，分为四个等级。见下表（教材P107）严重度等级和

8、内容（见教材P107表2-5）等 级内 容I 低的对系统任务无影响对子系统造成的影响可忽略不计通过调整，故障易于消除 主要的对系统的任务虽有影响，但可忽略导致子系统功能下降出现的故障能够立即修复 关键的系统的功能有所下降子系统功能严重下降出现的故障不能立即通过检修予以修复 灾难性的系统功能严重下降子系统功能全部丧失出现的故障需经过彻底修理才能消除严重度等级从低到高分为I、级，I级最低，按、级顺序，逐级上升致最高2.故障概率故障概率。是指在一特定的时间内，故障出现的次数。时间可按一个有相对的时间界线的区间时段，如一年、一个月；或根据某系统（子系统）的大修间隔期、某项任务周期或其它的期间决定。故障

9、概率的高低是影响故障综合性严重度的重要因素。可以用定量方法和定性方法来确定（描述）单个故障的概率。具体等级划分级如下：（故障概率中有元件的全部故障概率和单个故障类型的出现概率） （1） 故障概率的定性方法分类（分级）：（见教材P107）级：故障概率很低，元件操作期间出现的机会可以忽略。级：故障概率低，元件操作期间不易出现。级：故障概率中等，元件操作期间出现的机会为50% 。级：故障概率高，元件操作期间易于出现。（2） 故障概率的定量方法分类（分级）：（见教材P107）级：在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，少于全部的故障概率的0.01。级：在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，多

10、于全部的故障概率的0.01，而少于0.10。级：在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，多于全部的故障概率的0.10，而少于0.20。级：在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，多于全部的故障概率的0.20。（以上内容详见教材P107，故障类型分级比较复杂，不同的方法、不同的行业有不同的分级方法，附件中例举了其它类型的分类，希望有助于加强记忆。）4FMEA的特点（P108） FMEA具有如下一些特点： (1)该方法是从部件分析到故障，即分析过程是从原因到结果。 (2)侧重于建立上、下级的逻辑关系。 (3) FMEA是一种定性评价方法，便于掌握，对设备等硬件设施的分析能力较强。5资料文件

11、的要求（P108） 使用FMEA方法需要如下资料： (1)系统或装置的PJD图（工艺管理仪表流程图）。 (2)设备、配件一览表。 (3)设备功能和故障模式方面的知识。 (4)系统或装置功能及对设备故障处理方法的知识。FMEA方法可由单个分析人员完成，但需要其弛人进行审查，以保证完整性。对评价人员的要求随着评价的设备项目大小、，复杂程度等因素有所不同。所有的FMEA评价人员都应对设备功能及故障模式熟悉，并了解这些故障模式如何影响系统或装置的其他部分。6制表（P108109）使用FMEA方法的特点之一就是制表。由于表格便于编码、分类、查阅、保存，所以很多部门根据自己的情况拟出不同表格(见表2-6、

12、表2-7、表2-8)，但基本内容相似。在制表时还应根据选用的具体方法（简单的故障类型分析、半定量等级划分分析、风险矩阵法、致命度分析）制定分析表格（事例中的几个表均不完全相同）。7分析步骤（P109110） (1)明确系统本身的情况和目的 (2)确定分析程度和水平(3)绘制系统图和可靠性框图 (4)列出所有故障类型并选出对系统有影响的故障类型。 (5)列出造成故障的原因 对危险性特别大的故障类型，如故障等级为I级，可进行进一步的分析。 FMEA的分析步骤可用图22表示。以上内容应认看教材8致命度分析对特殊危险的故障类型，如故障等级为1级的故障类型，可能导致人员伤亡或系统严重损坏，因此，对这类元

13、件故障要特别注意，可采取致命度的分析方法，进一步的分析。（见教材P110112，128129）美国汽车工程师学会（SAE）把故障致命度分为四个等级。见下表：致命度等级与内容（见教材P111表2-9）等 级内 容I有可能丧失生命的危险有可能使系统损坏的危险涉及运行推迟和损失的危险造成计划外维修的可能将致命等级从高到低分为I、级。I级最高，、顺序逐级降低。 致命度分析一般都和故障类型影响分析合用。使用下式计算出致命度指数C，它表示元件运行100万小时（次）发生的故障次数。 子系统致使的故障项目数n运行系数KA环境系数KE故障率%/1000hG数据源运行时间t(h)可靠度指数nKAKEG t故障类型

14、比影响概率致命类型影响率式中： n 元件的致命故障类型号数，n=1，2，3，i； i 致命故障类型的第i个序号； G单位时间或周期的故障次数，一般指元件故障率； t 完成一项任务，元件运行的小时数或周期（次）数； KA元件G的测定值与实际运行时的强度修正系数；KE元件G的测定值与实际运行时的环境条件修正系数；G中该故障类型所占比例；发生故障时会造成致命的影响的发生概率，其值见表2-10。教材P112 表2-10 取值表影 响发 生 概 率 实际损失=1.0可预计损失0.10 1.00可能损失01.00无影响= 0三、通过案例学习故障类型和影响分析法 【能力要求】例题1(课件中例题) 空气压缩机

15、储罐的故障类型和影响分析故障类型故障的影响故障原因故障的识别校正措施轻微漏气能耗增加接口不严漏气噪声，空压机频繁打开加强维修保养严重漏气压力迅速下降焊接裂缝压力表读数下降，巡回检查停机修理破裂压力迅速下降，人员、设备损伤材料缺陷、受冲击等压力表读数下降，巡回检查停机修理本例题是最简单的故障类型和影响分析。对照教材P109中故障类型及影响分析表格（P109，表2-6、表2-7、表2-8），本事例将故障类型及影响分析表格的栏目精简到最少，本表栏目设置特点：保留了必须有的：故障类型、故障的影响、故障原因，达到了找出问题、分析问题的目的；设置了 “校正措施”栏目，明确了应采取的整改措施。达到了找出问题

16、、提出建议的完整性。设置了“故障的识别”栏目对故障的表露现象进行了描述，为操作者提供了识别故障的观察要点，以利于及时发现故障，及时采取措施。例题2(教材P123126)1柴油机燃料供应系统的故障类型及影响分析看教材教材P124 图2-3所示为一柴油机燃料供应系统示意图。柴油经膜式泵送往壁上的中间储罐，再经过滤器流人曲轴带动的柱塞泵，将燃料向柴油机汽缸喷射。 此处共有5个子系统，即燃料供应子系统、燃料压送子系统、燃料喷射子系统、驱动装置、调速装置，其系统图见教材P124图2 4所示。这里仅就燃料供应子系统做出故障类型及影响分析，从故障类型及影响分析表中，摘出对系统有严重危险的故障类型，汇总见表2

17、-18和表2-19（教材P125、126），从中可以看出采取措施的重点。（教材P125）表2-18 柴油机燃料供应子系统故障类型及影晌分析表1子系统名称元件名称故障类型发生原因影 响故障等级备注燃料系统柴油机燃料供给子系统储罐泄漏1.裂缝2.材料缺陷3.焊接不良功能不齐全运转时间短,有发生火灾的可能混入不纯物1.维修缺陷2.选用材料错误功能不齐全运转时会发生问题单向阀泄漏1.垫片不良2.污垢3.加工不良功能不齐全运转时间短,有发生火灾的可能关不严1.污垢2.阀头接触面划伤3.加工不良功能失效停车时会出现问题打不开1.污垢2.阀头接触面锈住3.加工不良功能失效不能运转过滤器堵塞1.维修不良2.燃

18、料质量欠佳3.过滤器结构不良功能不全运转时会出现问题溢流1.结构不良2.维修不良功能不全运转时会发生问题燃料泵膜有缺陷1.有洞2.有伤3.安装不良功能失效不能运转膜不能动作1.结构不良2.零件缺陷3.安装不良功能失效不能运转管路泄漏1.材料不良2.焊接不良功能不全运转时会发生故障接头破损1.焊接不良2.零件不良3.安装不良功能失效不能运转燃料泵故障最严重；单向阀打不开、管路接头破损柴油机不能运转；污垢影响类型多。（教材P126）表2-19 柴油机燃料供应子系统故障类型及影响分析表2子系统名称元件名称故障类型发生原因影 响故障等级备注燃料系统柴油机燃料输送装置柱塞泵泄漏1.间隙过大2.表面粗糙3

19、.装配不良功能不齐全运转时会发生故障间隙过大1.检修缺陷 2.加工不良3.材质不良 4.装配不良5.维护不良功能不齐全运转时会发生故障咬住1.污垢2.装配缺陷3.间隙过小功能失效不能运转燃料回流不良1.柱塞沟加工不良2.污垢3.柱塞孔加工不良功能不齐全运转时会发生故障单向阀关不死1.污垢2.阀杆受伤3.弹簧断功能不全运转时会发生故障打不开1.阀材质不良2.阀杆咬住功能丧失不能运转高压管线焊缝破裂1.焊接不良2.加工不良3.安装不良高压管线破裂一般发生在运行，在运行高压管线破裂会导致燃料喷射，有较大的发生火灾危险，很高的压力射流有伤人的危险；柴油机会因供油中立即停运，单向阀打不开、柱塞泵咬住柴油

20、机都不能运转。柱塞泵故障中装机原因占比例较大；污垢影响到柱塞泵、单向阀2个元件。本例题的故障类型和影响分析与上一例题相比，本事例故障类型及影响分析表格的栏目增加了：子系统名称、元件名称、故障等级、备注栏目，将故障影响栏目分为子系统和柴油机，明确了单位类型故障对子系统和柴油机系统（可视为全系统或上一级系统）的影响，更全面的表示了故障的影响。没有设校下措施栏目，其整改建议可另外以表格或文字形式提出。设备注栏目可灵活使用。例题2(教材P123126)2暖风系统的故障类型及影响分析（教材P126129）(1)系统概述（教材P126127） 暖风系统每年冬季工作六个月，使室温保持22。系统的使用周期为1

21、0年； 暖气系统设地下室内，环境温度-23，有相当的粉尘。因此，环境条件修正系数KE定为0.94，而强度修正系数KA为1.0。 室内温度达不到22，就被认为是系统出了故障，造成这种故障的元件故障类型就被认为是致命故障类型。 暖风系统所使用的公用工程部分，即外电和煤气，不在分析范围之内。 系统由三个子系统构成，即： 1)加热子系统：共有煤气管、切断气源用的手动阀、煤气流量控制阀、火嘴、点火器控制阀、点火器等六个部分：2)控制子系统。3)空气分配子系统。 (2)确定分析程度和水平 只分析加热子系统，一直分析到功能元件。(3)绘制系统图和可靠性框图：（教材P127128）系统图、可靠性框图见教材P1

22、27图2-5、P128图2-6 (4)列出加热子系统故障类型及影响分析表(见教材P128129表2-20)，进行致命度分析对系统造成影响的故障类型，进行致命度分析。本例题的加热子系统故障类型及影响分析表是按照进行“致命度分析”的评价方法设置的，其栏目设置与前两个事例大不相同。此处重点讲一下致命度分析表中几个数据的计算方法。（4）致命度分析表中几种故障类型的计算方法和结论加热子系统致使度分析表 （摘录教材P128129表2-20）子系统致使的故障项目数n运行系数KA环境系数KE故障率%/1000hG数据源运行时间t(h)可靠度指数nKAKEG t故障类型比影响概率致命类型影响率元件名称故障类型阶

23、段影响加热子系统煤气管从焊缝处泄漏停运时有损失410.940.05A876000.164690.010.010.00手动切断阀安全/控制阀控制口打不开运行有损失110.9454.4A4380022.397570.41.08.96控制口关不上运行有损失110.9454.4A4380022.397570.151.03.36安全口打不开启动时启动缓慢110.9454.4A200.010230.251.00.00例1: 煤气管 从焊缝处泄漏故障类型计算：运行时间：87600（时/日X日/年X10年）；故障率：%/1000（h），本故障类型的故障率: 0.05(%/1000)运行时间tX运行系数KAX环

24、境系数KEX故障率（%/1000）GX项目数n = 可靠度指数：nKAKEG t87600 X 1 X 0.94 X 0.05/100/1000 X 4=0.16469（0.164688）可靠度指数X故障类型比X影响概率= 致命类型影响率0.16469 X 0.01 X 0.01 =0.00（0.00164688,保留2位小数）结论:停运期,煤气泄漏,有煤气无功消耗损失,对系统不构成影响；该煤气管元件故障率较低(0.05),其焊缝处泄漏故障类型比低(0.01),一般情况下对系统不构成影响。虽对系统不构成影响，但煤气是危险性气体，应立即在采取安全措施的情况下排除故障。例2: 安全/控制阀控制口打

25、不开故障类型计算：运行时间（运行中，每年6个月）：10年时/2， 87600/2=43800故障率：%/1000（h），本故障类型的故障率: 54.4 (%/1000)运行时间tX运行系数KAX环境系数KEX故障率（%/1000）GX项目数n = 可靠度指数：nKAKEG t43800 X 1 X 0.94 X54.4/100/1000 X 1=22.39757可靠度指数X故障类型比X影响概率= 致命类型影响率22.39757 X 0.4 X 1.0 =8.96（8.9590,保留2位小数）结论:运行期, 安全/控制阀控制口打不开有损失,对系统致命类型影响率为8.96，应立即排除，一般来讲该故

26、障类型的排除相对较易；安全控制阀元件故障率为54.4%（超过50%），达到元件故障概率级（最高级别），其控制口打不开的故障类型为0.4（超过0.2）,属于单个故障类型出现概率的级（最高级别）。应争取条件更换运行可靠性更高的同类元件；在实现更换质量更好的元件前，应加强对其元件的日常检查和维护保养工作。例3: 安全/控制阀控制口关不上故障类型计算：运行时间（运行中，每年6个月）：10年时/2， 87600/2=43800故障率：%/1000（h），本故障类型的故障率: 54.4 (%/1000)运行时间tX运行系数KAX环境系数KEX故障率（%/1000）GX项目数n = 可靠度指数：nKAKEG

27、 t43800 X 1 X 0.94 X54.4/100/1000 X 1=22.39757可靠度指数X故障类型比X影响概率= 致命类型影响率22.39757 X 0.15 X 1.0 =3.36（3.3593,保留2位小数）结论:运行期, 安全/控制阀控制口关不上有损失,对系统致命类型影响率为3.36，应排除；一般来讲该故障类型的排除相对较易；安全控制阀元件故障率达到元件故障概率的级(最高级别),其控制口关不上的故障类型比0.15,属于单个故障类型出现概率的级（中等偏高）。应争取条件更换运行可靠性更高的同类元件；在实现更换质量更好的元件前,要加强对其元件的日常检查和维护保养工作。例4: 安全/控制阀安全口打不开故障类型计算：运行时间：20h（仅在系统启动、关闭时段运行）故障率：%/1000（h），本故