故障类及影响分析

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1、2-4 故障类型和影响分析故障案例 1 1目的与要求：目的与要求： 1掌握故障类型及影响分析的程序掌握故障类型及影响分析的程序 2了解了解5W1H启发性分析方法要领启发性分析方法要领 3理解故障概率、严重度、风险矩阵法理解故障概率、严重度、风险矩阵法的意义的意义 4致命度分析应用致命度分析应用 2 2重点、难点：重点、难点： 1故障类型及影响分析的思想及方法故障类型及影响分析的思想及方法 2故障的概念及在安全系统中的影响故障的概念及在安全系统中的影响 3故障原因、故障检测方法、故障等级、故障原因、故障检测方法、故障等级、致命度致命度 3 3 故故障障类类型型及及影影响响分分析析（FMEAFME

2、A）是是对对系系统统的的各各组组成部分、元素成部分、元素进进行的分析。行的分析。 系系统统的的组组成成部部分分或或元元素素在在运运行行过过程程中中往往往往可可能能发发生不同生不同类类型的故障，型的故障，对对系系统产统产生不同的影响。生不同的影响。 这这种种分分析析方方法法首首先先找找出出系系统统中中各各组组成成部部分分及及元元素素可可能能发发生生的的故故障障及及其其类类型型，查查明明各各种种类类型型故故障障对对邻邻近近部部分分或或元元素素的的影影响响以以及及最最终终对对系系统统的的影影响，然后提出避免或减少响，然后提出避免或减少这这些影响的措施。些影响的措施。4 4 最初的故障类型和影响分析（

3、最初的故障类型和影响分析（FMEA）只能做）只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率。更进一步地，把它与危险度的评价或发生的概率。更进一步地，把它与危险度分析（分析（Critical Analysis）结合起来，构成故障类）结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析（型和影响、危险度分析（Failure Modes,Effects and Criticality Analysis - FMECA）。）。 这样，如果确定了每个元素故障发生概率，就这样，如果确定了每个元素故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从

4、而可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。定量地描述故障的影响。 5 5一、概述一、概述 二、故障类型及影响分析程序二、故障类型及影响分析程序 三、故障类型及影响、危险度分析三、故障类型及影响、危险度分析 四、致命度分析四、致命度分析 五、故障类型及影响分析举例五、故障类型及影响分析举例 6 6一、概述一、概述 （1）故障。）故障。故障一般是指元件、子系统、系故障一般是指元件、子系统、系统在规定的运行时间、条件内，达不到设计规定统在规定的运行时间、条件内，达不到设计规定的功能。的功能。 系统或产品发生故障有多方面原因，以机电系统或产品发生故障有多方面原因，以机电产品为

5、例，从其制造、产出和发挥作用，一般都产品为例，从其制造、产出和发挥作用，一般都要经历规划、设计、选材、加工制造、装配、检要经历规划、设计、选材、加工制造、装配、检验、包装、贮存、运输、安装、调试、使用、维验、包装、贮存、运输、安装、调试、使用、维修等多个环节，每一个环节都有可能出现缺陷、修等多个环节，每一个环节都有可能出现缺陷、失误、偏差与损伤，这就有可能使产品存在失误、偏差与损伤，这就有可能使产品存在7 7 隐患，即处于一种可能发生故障的状态，特别是隐患，即处于一种可能发生故障的状态，特别是在动态负载、高速、高温、高压、低温、摩擦和在动态负载、高速、高温、高压、低温、摩擦和辐射等苛刻条件下使

6、用，发生故障的可能性更大。辐射等苛刻条件下使用，发生故障的可能性更大。 一般机一般机电产电产品、品、设备设备常常见见故障故障类类型型见见表表1。表表1一般机电产品、设备常见故障类型一般机电产品、设备常见故障类型8 8 对产品、设备、元件的故障类型、产生原因对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相应措施。若忽略了某些故障类型，这些类型故障应措施。若忽略了某些故障类型，这些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。可能因为没有采取防止措施而发生事故。 例如，美国在研制例如，美国在研制NASANASA卫星系统时，仅考

7、虑卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成1 1亿多美元的损失。亿多美元的损失。 掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影响分析来积累经验。响分析来积累经验。9 9 （2）故障的影响）故障的影响 从安全角度来说，事故、灾害是指从安全角度来说，事故、灾害是指“故障引起故障引起的人身伤亡和物质财产的损失的人身伤亡和物质财产的损失”。也就

8、是说，故。也就是说，故障是事故、灾害的原因。一个系统或产品从正常障是事故、灾害的原因。一个系统或产品从正常发展成事故有一个过程：发展成事故有一个过程： 正常正常异常异常征兆状态征兆状态故障故障事故。事故。 征兆状态是指，即使判断为异常，还未达到故征兆状态是指，即使判断为异常，还未达到故障以至事故与灾害状态。障以至事故与灾害状态。1010讨论故障时不能离开功能、时间和条件三个因素。讨论故障时不能离开功能、时间和条件三个因素。 功能。功能。系统或产品发生故障，即丧失功能。系统或产品发生故障，即丧失功能。 其原因就是下级发生故障或不正常（其症状或其原因就是下级发生故障或不正常（其症状或现象称为故障模

9、式）。上级和下级的层次概念，现象称为故障模式）。上级和下级的层次概念，除考虑原对象的物理、空间关系外，应主要考虑除考虑原对象的物理、空间关系外，应主要考虑功能联系及其重要性方面的问题。功能联系及其重要性方面的问题。 故障模式若从可靠性定义来说，一般可从五个故障模式若从可靠性定义来说，一般可从五个方面来考虑：运行过程中的故障：提前动作；在方面来考虑：运行过程中的故障：提前动作；在规定的时间不动作；在规定的时间不停止；运行规定的时间不动作；在规定的时间不停止；运行能力降低、超量或受阻。能力降低、超量或受阻。 1111 条件。条件。 在研究系统或产品的故障时，首先应了解其具在研究系统或产品的故障时，

10、首先应了解其具有的功能及内部状态如何，是否有内部缺陷和劣有的功能及内部状态如何，是否有内部缺陷和劣化的因素，是否由于环境条件或所受应力的作用化的因素，是否由于环境条件或所受应力的作用正在劣化或损伤扩展。故障原因分为即：正在劣化或损伤扩展。故障原因分为即： 诱发故障的内因诱发故障的内因 内部原因、缺陷等；内部原因、缺陷等； 直接造成故障的外因直接造成故障的外因 外部应力、人员差错、外部应力、人员差错、环境条件、使用条件变化等。环境条件、使用条件变化等。1212 时间时间 考虑到故障对功能的影响时，必然要提出系统考虑到故障对功能的影响时，必然要提出系统或产品的保证期是多少？故障大概在什么时间发或产

11、品的保证期是多少？故障大概在什么时间发生？在生？在t=0时，功能当然正常，但在某个时间以时，功能当然正常，但在某个时间以后就可能出现问题。而且，故障发生的难易程度后就可能出现问题。而且，故障发生的难易程度也是随时间变化的。故障模式及影响分析不是按也是随时间变化的。故障模式及影响分析不是按时间序列进行分析的，这是它的不足之处。时间序列进行分析的，这是它的不足之处。1313 概率概率 在故障模式及影响分析中，一般要评定相对发在故障模式及影响分析中，一般要评定相对发生频率等级。如果有过去的各种数据，在故障模生频率等级。如果有过去的各种数据，在故障模式、影响及致命度分析中利用故障率数据，可以式、影响及

12、致命度分析中利用故障率数据，可以对故障后果作出客观的评价。对故障后果作出客观的评价。 1414（3）故障模式、原因、机理及效应）故障模式、原因、机理及效应 故障模式。故障模式。故障模式是从不同表现形态来描故障模式是从不同表现形态来描述故障的，是故障现象的一种表征述故障的，是故障现象的一种表征, ,即由故障机即由故障机理发生的结果理发生的结果 - 故障状态。表故障状态。表1列出了一些故障列出了一些故障模式。但产品不同，故障模式也不同。模式。但产品不同，故障模式也不同。 某些机电产品的故障模式举例如下某些机电产品的故障模式举例如下: 水泵、涡轮机、发电机的故障模式有：误起动水泵、涡轮机、发电机的故

13、障模式有：误起动、误停机、速度过快、反转、异常的负荷振动、误停机、速度过快、反转、异常的负荷振动、发热、线圈漏电、运转部分破损等。发热、线圈漏电、运转部分破损等。1515 容器的故障模式有：泄漏、不能降温、加热、容器的故障模式有：泄漏、不能降温、加热、断热、冷却过分等。断热、冷却过分等。 热交换器、配管类的故障模式有：堵塞、流路热交换器、配管类的故障模式有：堵塞、流路过大、泄漏、变形、振动等。过大、泄漏、变形、振动等。 阀门、流量调节装置的故障模式有：不能开启阀门、流量调节装置的故障模式有：不能开启或不能闭合、开关错误、泄漏、堵塞、破损等。或不能闭合、开关错误、泄漏、堵塞、破损等。 1616

14、故障原因故障原因 系统、产品的故障原因，主要来自两个方面。系统、产品的故障原因，主要来自两个方面。 一是内在因素一是内在因素，从固有可靠性方面看，有以下，从固有可靠性方面看，有以下原因：原因： 系统、产品的硬件设计不合理或存在潜在的缺系统、产品的硬件设计不合理或存在潜在的缺陷，如设计水平低，未采取防震、防湿、减荷、陷，如设计水平低，未采取防震、防湿、减荷、安全装置、冗余等设计对策；安全装置、冗余等设计对策； 系统、产品中零、部件有缺陷；系统、产品中零、部件有缺陷； 制造质量低，材质选用有错或不佳等；制造质量低，材质选用有错或不佳等； 运愉、保管、安装不善。运愉、保管、安装不善。 根据经验数据表

15、明，在各类机电产品故障比率根据经验数据表明，在各类机电产品故障比率中，由固有可靠性引起的约占总数的中，由固有可靠性引起的约占总数的80.1717 二是外在因素二是外在因素，从使用可靠性方面看，引起故，从使用可靠性方面看，引起故障的主要原因是环境条件和使用条件。障的主要原因是环境条件和使用条件。 系统或产品的环境条件与使用条件越苛刻，越系统或产品的环境条件与使用条件越苛刻，越容易发生故障。容易发生故障。 湿度和温度过高或过低、振动、噪声、冲击、湿度和温度过高或过低、振动、噪声、冲击、灰尘、有害气体等不仅是产品可靠性的有害因素，灰尘、有害气体等不仅是产品可靠性的有害因素，也是对操作人员有害的因素，

16、这些都是促发故障也是对操作人员有害的因素，这些都是促发故障的原因。的原因。 1818 根据机电产品寿命的统计表明，以室温根据机电产品寿命的统计表明，以室温（2025）为基数，每升高）为基数，每升高10，使用寿命，使用寿命就缩短就缩短1/151/2。 只要存在着上述原因，就意味着系统或产品存只要存在着上述原因，就意味着系统或产品存在潜在的故障，在一定条件下，就会产生一定模在潜在的故障，在一定条件下，就会产生一定模式的故障式的故障 1919 故障机理故障机理 故障机理是指诱发零件、产品、系统发生故障故障机理是指诱发零件、产品、系统发生故障的物理与化学过程、电学与机械学过程，也可以的物理与化学过程、

17、电学与机械学过程，也可以说是形成故障源的原因。说是形成故障源的原因。 在研究故障机理时，需要考虑下列三个原因。在研究故障机理时，需要考虑下列三个原因。 a. 对象。对象是指发生故障的实体（系统或对象。对象是指发生故障的实体（系统或产品本身），以及其内部状态与潜在缺陷。对象产品本身），以及其内部状态与潜在缺陷。对象的内部状态与结构，对故障的发生有抑制或促进的内部状态与结构，对故障的发生有抑制或促进作用。作用。 2020 b. 外部原因。指能引起系统或产品发生故障的外部原因。指能引起系统或产品发生故障的外界破坏因素，如外部环境应力、时间因素、人外界破坏因素，如外部环境应力、时间因素、人为差错等故障

18、诱因。即人、环境与机的关系。为差错等故障诱因。即人、环境与机的关系。 c. 结果。指在外部原因作用于对象后，对象结果。指在外部原因作用于对象后，对象内部状态发生变化，当此变化量超过某一阈值，内部状态发生变化，当此变化量超过某一阈值，便形成故障。便形成故障。 故障效应故障效应 指的是某一故障发生后，它对系统、子系统、指的是某一故障发生后，它对系统、子系统、部件有什么影响，影响程度有多大。部件有什么影响，影响程度有多大。2121 故障模式、故障机理与故障原因的关系故障模式、故障机理与故障原因的关系 故障原因孕育着故障机理，而故障模式反映着故障原因孕育着故障机理，而故障模式反映着故障机理的差别。但是

19、，故障模式相同，其故障故障机理的差别。但是，故障模式相同，其故障机理并不一定相同。例如机械零件变形这一故障机理并不一定相同。例如机械零件变形这一故障模式，其机理可能有冲击、温度、破坏等多种。模式，其机理可能有冲击、温度、破坏等多种。同一故障机理，也可能出现不同的故障模式。同一故障机理，也可能出现不同的故障模式。 例如疲劳的故障机理，就可以出现表面破裂、例如疲劳的故障机理，就可以出现表面破裂、耗损、折断等故障模式。耗损、折断等故障模式。2222 因此，考察一个部件，故障模式就可能不只一因此，考察一个部件，故障模式就可能不只一种，如阀门故障至少有，内部泄漏、外部泄漏、种，如阀门故障至少有，内部泄漏

20、、外部泄漏、打不开、关不紧等四种模式。打不开、关不紧等四种模式。 图图1是交流接触器的故障过程，从图中可以清是交流接触器的故障过程，从图中可以清楚地看出故障模式、故障机理与故障原因之间的楚地看出故障模式、故障机理与故障原因之间的关系。关系。 2323图1 交流接触器故障过程示意图 2424二、故障类型及影响分析程序二、故障类型及影响分析程序 故故障障类型型及及影影响响分分析析的的思思路路是是，从从设计功功能能上上，按按照照“系系统- -子子系系统- -元元件件”顺序序分分解解研研究究故故障障模模式式，再再按按逆逆过过程程，即即“元元件件-子子系系统统系系统统”顺顺序序研研究究故故障障的的影影响

21、响，选选择择对对策策，改改进进设设计计。因此，其分析步骤如图因此，其分析步骤如图2所示。所示。 2525图2 故障模式及影响分析程序框图 2626（1 1）明确系统的情况和目的）明确系统的情况和目的 在分析步在分析步骤骤中首先中首先应对应对系系统统的任的任务务、功能、功能、结构和运行条件等诸方面有一个全面的了解。结构和运行条件等诸方面有一个全面的了解。 如系统由哪些子系统、组件和元件组成，它如系统由哪些子系统、组件和元件组成，它们各自的特性、功能，以及它们之间的联接、们各自的特性、功能，以及它们之间的联接、输手输出的关系；输手输出的关系； 系统运行方式和运行的额定参数、最低性能系统运行方式和运

22、行的额定参数、最低性能要求、操作和维修方式与步骤；要求、操作和维修方式与步骤； 系统与其他系统的相互关系、人机关系。系统与其他系统的相互关系、人机关系。 以及其他环境条件的要求等。以及其他环境条件的要求等。2727 要掌握这些情况，就应了解系统的设计任务书要掌握这些情况，就应了解系统的设计任务书、技术设计说明书、图纸、使用说明书、标准、技术设计说明书、图纸、使用说明书、标准、规范、事故情报等资料。规范、事故情报等资料。 （2 2）确定分析的层次）确定分析的层次 分析开始分析开始时时就要根据系就要根据系统统的情况，决定分析到的情况，决定分析到什么什么层次。次。这是一个重要的是一个重要的问题。图3

23、 3是分析是分析层次与故障模式及影响分析的关系。次与故障模式及影响分析的关系。2828图图3分析的层次和故障摸式及影响分析分析的层次和故障摸式及影响分析2929 由图由图3可见，不同的分析层次故障模式及影响可见，不同的分析层次故障模式及影响分析应有不同的格式，在各分析层次中，由于故分析应有不同的格式，在各分析层次中，由于故障所在层次不同，故障模式对上一层影响和对下障所在层次不同，故障模式对上一层影响和对下一层的故障原因追究深度也不相同。一层的故障原因追究深度也不相同。 如果分析的层次太浅，就会漏掉重要的故障模如果分析的层次太浅，就会漏掉重要的故障模式，得不到有用的资料；反之，若分析得过深，式，

24、得不到有用的资料；反之，若分析得过深，一切都分析到元件，则会造成结果繁杂，费时太一切都分析到元件，则会造成结果繁杂，费时太多，同时对制定措施也带来了困难。一般说来，多，同时对制定措施也带来了困难。一般说来，对关键的子系统可以分析得深一些，次要的可以对关键的子系统可以分析得深一些，次要的可以分析浅些，有的可以不分析。分析浅些，有的可以不分析。3030（3 3）绘制功能框图和可靠性框图）绘制功能框图和可靠性框图 根据根据对系系统的分解和分析画出功能框的分解和分析画出功能框图。 可靠性框可靠性框图是从可靠性的角度建立的模型，它是从可靠性的角度建立的模型，它把把实际系系统的物理、空的物理、空间要素与要

25、素与现象表示象表示为功能功能与功能之与功能之间的的联系，尤其明确了它系，尤其明确了它们之之间的的逻辑关系。关系。图4 4是高是高压空气空气压缩机的可靠性框机的可靠性框图。3131图4高压空气压缩机可靠性框图 返回3232（4）建立故障模式清单、分析故障模式及影响）建立故障模式清单、分析故障模式及影响 这一步是实施故障模式及影响分析的核心，这一步是实施故障模式及影响分析的核心，通过对可靠性框图所列全部项目的输出分析，通过对可靠性框图所列全部项目的输出分析，根据理论知识、实践经验和有关故障资料，判根据理论知识、实践经验和有关故障资料，判明系统中所有实际可能出现的故障模式（即导明系统中所有实际可能出

26、现的故障模式（即导致规定输出功能的异常和偏差）。致规定输出功能的异常和偏差）。 选定、判明故障模式是一项技术性很强的工选定、判明故障模式是一项技术性很强的工作，必须细致、准确。下面介绍作，必须细致、准确。下面介绍5W1H启发性启发性分析方法要领。分析方法要领。3333 5W1H方法，就是指方法，就是指Who（谁）（谁）,When（何时）（何时）、Where（何处）（何处）,What（什么）、（什么）、Why（为什（为什么）么）,How（怎样、如何）的总称，以提问方式来（怎样、如何）的总称，以提问方式来完成对故障事故的思考。完成对故障事故的思考。 为什么（为什么（Why）：为什么要有这个元件？：

27、为什么要有这个元件？为什么这个元件会发生故障？为什么不加防护装为什么这个元件会发生故障？为什么不加防护装置？为什么不用机械代替人力？为什么不用特殊置？为什么不用机械代替人力？为什么不用特殊标志？为什么输出会出现偏差？标志？为什么输出会出现偏差？3434 什么（什么（What）：功能是什么？工作条件是：功能是什么？工作条件是什么？与什么有关系？规范、标准是什么？在什什么？与什么有关系？规范、标准是什么？在什么条件下发生故障？将会发生什么样的故障？采么条件下发生故障？将会发生什么样的故障？采用什么样的检查方法？制定什么样的预防措施？用什么样的检查方法？制定什么样的预防措施？ 谁（谁（Who）：谁操

28、作？故障一旦发生谁是：谁操作？故障一旦发生谁是受害者？谁是加害者受害者？谁是加害者?影响到哪些功能？谁来实影响到哪些功能？谁来实施安全措施？施安全措施？ 何时（何时（When）：何时发生故障？何时检：何时发生故障？何时检测安全装置？何时完成预防措施计划？测安全装置？何时完成预防措施计划？3535 何地（何地（Where）：在什么部位发生故障：在什么部位发生故障？防护装置装在什么地方最好？何处有同样的装？防护装置装在什么地方最好？何处有同样的装置？监测、报警装置装在什么地方最好了何地需置？监测、报警装置装在什么地方最好了何地需要安全标志？要安全标志？ 如何（如何（How)：发生故障的后果如何？影

29、：发生故障的后果如何？影响程度如何？如何避免故障发生？安全措施控制响程度如何？如何避免故障发生？安全措施控制能力如何？如何改进设计？能力如何？如何改进设计？ 3636在故障分析时，应根据对象的不同采取不同的在故障分析时，应根据对象的不同采取不同的分析方法。但必须注意，切勿只见现象，不见真分析方法。但必须注意，切勿只见现象，不见真正的原因。要从全局出发，综合各种信息采取失正的原因。要从全局出发，综合各种信息采取失效物理的微观分析，一般可按下面的程序进行。效物理的微观分析，一般可按下面的程序进行。 a. 掌握全局性分析的综合调查。掌握全局性分析的综合调查。如果陷入过如果陷入过于细微的故障现象之中，

30、往往会把原因和结果搞于细微的故障现象之中，往往会把原因和结果搞错，所以，首先要做全局性的调查。错，所以，首先要做全局性的调查。 b. 从非破坏性的外部分析到解剖、破坏性的从非破坏性的外部分析到解剖、破坏性的内部分析。内部分析。 c. 建立故障原因的假设，并进而求证。建立故障原因的假设，并进而求证。3737（5）研究故障检测方法）研究故障检测方法 设定故障发生后，说明故障所表现的异常状态设定故障发生后，说明故障所表现的异常状态及如何检侧，例如通过声音的变化，仪表指示量及如何检侧，例如通过声音的变化，仪表指示量的变化进行检测。对保护装置和警报装置，要研的变化进行检测。对保护装置和警报装置，要研究能

31、被检测出的程度如何并做出评价。究能被检测出的程度如何并做出评价。3838 （6 6）确定故障等级）确定故障等级 由于各种故降模式所引起的子系由于各种故降模式所引起的子系统、系、系统事故事故有很大的差有很大的差别，因而在，因而在处理措施上就要分清理措施上就要分清轻重重缓急区急区别对待。故障等待。故障等级是衡量是衡量对系系统任任务、人、人员安全造成影响的尺度。确定故障等安全造成影响的尺度。确定故障等级的方法有的方法有以下几种。以下几种。 简单简单划分法。划分法。将故障模式将故障模式对子系子系统或系或系统影响的影响的严重程度分四个等重程度分四个等级，见表表3 3所示，可根所示，可根据据实际情况情况进

32、行分行分级。 3939表表3 3 故障类型分级表故障类型分级表故障等级故障等级影响程度影响程度可能造成的危害或损失可能造成的危害或损失I I级级 级级 级级 级级 致命性致命性 严严重性重性 临临界性界性 可忽略性可忽略性 可能造成死亡或系统损失可能造成死亡或系统损失 可能造成严重伤害，严重职业病或主系统损坏可能造成严重伤害，严重职业病或主系统损坏 可造成可造成轻伤轻伤、轻职业轻职业病或次要系病或次要系统损统损坏坏 不会造成不会造成伤伤害和害和职业职业病，系病，系统统也不会受也不会受损损4040 评评点法。点法。在难于取得可靠性数据的情况下，可采用此法，它比简单划分法较精确。该方法从几个方面来

33、考虑故障对系统的影响程度，用一定点数表示程度的大小、通过计算，求出故障等级。 评点数由下式求得： 式中， - 总点数, ； - 因素系数， 。 评点因素和系数如表4所示。 评点法。在难于取得可靠性数据的情况下，可采用此法，它比简单划分法较精确。该方法从几个方面来考虑故障对系统的影响程度，用一定点数表示程度的大小、通过计算，求出故障等级。 评点数由下式求得： 式中， - 总点数, ； - 因素系数， 。 评点因素和系数如表4所示。 4141评点因素点因素系数系数1 1故障影响大小故障影响大小 2 2对对系系统统造成影响的范造成影响的范围围3 3系故障系故障发发生的生的频频率率 4 4工防止故障的

34、工防止故障的难难易易 5 5是否新没是否新没计计表表表表4 4 评点因素和系数评点因素和系数评点因素和系数评点因素和系数 4242其其评点因素的内容比点因素的内容比较模糊，而且系数取模糊，而且系数取值范范围较大，不易大，不易评得准确。得准确。 另一种求点数的方法列于表另一种求点数的方法列于表5 5，可根据，可根据评点因点因素求出点数，然后求和，得出素求出点数，然后求和，得出总点数。点数。 4343 评点因素评点因素 内内 容容点数点数故障影响大小故障影响大小 造成生命损失造成生命损失 造成相当程度的造成相当程度的损损失失 元件功能有元件功能有损损失失 无功能无功能损损失失5.05.0 3.O3

35、.O 1.O1.O O.5O.5对系统影响程度对系统影响程度 对系统造成两处以上的重大影响对系统造成两处以上的重大影响 对对系系统统造成一造成一处处以上的重大影响以上的重大影响 对对系系统统无无过过大影响大影响2.02.0 1.O1.O O.5O.5发生频率发生频率 容易发生容易发生 能能够发够发生生 不太不太发发生生1.51.5 1.O1.O 0.70.7防止故障的难易防止故障的难易程度程度 不能防止不能防止 能能够够防止防止 易于防止易于防止1.31.3 1.01.0 O.7O.7是否新设计是否新设计 内容相当新的设计内容相当新的设计 内容和内容和过过去相去相类类似的似的设计设计 内容和内

36、容和过过去同去同样样的的设计设计1.21.2 1.O1.O O.8O.8表表表表5 5 5 5 评点参考表评点参考表评点参考表评点参考表 4444以上两种以上两种评点方法求出的点方法求出的总点数，均可按表点数，均可按表6 6评评出故障等出故障等级级。 表表6 6 评点数与故障等级评点数与故障等级故障等级故障等级评点数评点数内内 容容应采取的措施应采取的措施 I I（致命）（致命）7 71010完不成任务，人员伤完不成任务，人员伤亡亡变更设计变更设计 （重大）（重大） 1 17 7大部分任务完不成大部分任务完不成重新讨论设计，也可变更设重新讨论设计，也可变更设计计 （轻微）（轻微） 2 24 4

37、一部分任务完不成一部分任务完不成不必变更设计不必变更设计 （可忽略）（可忽略） 22无影响无影响无无4545（7 7）故障类型及影响分析表格）故障类型及影响分析表格 可可以以根根据据分分析析的的目目的的、要要求求设立立必必要要的的栏目目，简捷捷明明了了地地显示示全全部部分分析析内内容容。常常用用的的分分析析表表格格见表表7 7。 表表表表7 7 7 7故障故障故障故障类类型的影响分析表格型的影响分析表格型的影响分析表格型的影响分析表格 项目项目构成构成 因素因素 故障故障 模式模式故障故障 影响影响危险危险 严重严重故障发生故障发生 概率概率检查检查 方法方法校正校正 措施措施 4646三、故

38、障类型及影响、危险度分析三、故障类型及影响、危险度分析 危险度分析的目的在于评价系统每种故障类危险度分析的目的在于评价系统每种故障类型的危险度，据此按轻重缓急确定校正措施。型的危险度，据此按轻重缓急确定校正措施。一般地，采用概率一般地，采用概率-严重度来评价故障类型的危严重度来评价故障类型的危险度。险度。 （1)故障概率故障概率 故障概率，是指在一特定时间内，故障类型故障概率，是指在一特定时间内，故障类型所出现的次数。时间可规定为一定的期限，如所出现的次数。时间可规定为一定的期限，如一年、一月等；或根据大修间隔期；完成一项一年、一月等；或根据大修间隔期；完成一项任务的周期或其他被认为适应的期间

39、来决定。任务的周期或其他被认为适应的期间来决定。4747可以使用定性和定量方法确定单个故障类型的概可以使用定性和定量方法确定单个故障类型的概率。率。 1）定性分类法：）定性分类法： I级故障概率很低，元件操作期间出现的机会可级故障概率很低，元件操作期间出现的机会可以忽略。以忽略。 级故障概率低，元件操作期间不易出现。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级故障概率中等，元件操作期间出现的机会为为50。 级故障概率高，元件操作期间易于出现。级故障概率高，元件操作期间易于出现。48482）定量分类法：）定量分类法： I级在元件工作期间，任何单个故障类型出现级在

40、元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，小于全部故障概率的的概率，小于全部故障概率的O.01。 级在元件工作期间，任何单个故障类型出现级在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，大于全部故障概率的的概率，大于全部故障概率的0.01而小于而小于0.10。 级在元件工作期间，任何单个故障类型出现级在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，大于全部故障概率的的概率，大于全部故障概率的O.10而小于而小于0.20。 4949 级在元件工作期间，任何单个故障类型出现级在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率，大于全部故障概率的的概率，大于全部故障概率的0.20。 （2）严重度）严重度 严重度指的

41、是故障类型对系统功能的影响程度。严重度指的是故障类型对系统功能的影响程度。它可以分为四个等级，见表它可以分为四个等级，见表8所示。所示。 5050表表表表8 8 8 8 严重度等级划分严重度等级划分严重度等级划分严重度等级划分严重严重度等度等级级内内 容容严重严重度等度等级级内内 容容I I （低（低的）的）1.1.对对系系统统任任务务无影响无影响 2.2.对对子系子系统统造成的影响可忽略不造成的影响可忽略不计计 3.3.通通过调过调整故障易于消除整故障易于消除 （关（关键的）键的）1.1.系系统统的功能有所下降的功能有所下降 2.2.子系子系统统功能功能严严重下降重下降 3.3.出出现现的故

42、障不能立即通的故障不能立即通过检过检修予以修复修予以修复 （主（主要的）要的）1.1.对对系系统统的任的任务虽务虽有影响但可忽有影响但可忽略略 2.2.导导致子系致子系统统的功能下降的功能下降 3.3.出出现现的故障能的故障能够够立即修复立即修复 （灾（灾难性难性的）的）1.1.系系统统功能功能严严重下降重下降 2.2.子系子系统统功能全部功能全部丧丧失失 3.3.出出现现的故障需的故障需经彻经彻底修理才底修理才能消除能消除5151（3 3）风险矩阵法）风险矩阵法 故故障障的的发发生生可可能能性性和和故故障障发发生生后后引引起起的的后后果果，经经综综合合考考虑虑后后，能能得得出出一一个个比比较

43、较准准确确的的衡衡量量标标准准，称称这这个个标标准准为为风风险险率率( (或或称称危危险险度度) )，它它代代表表故故障障概概率和严重度的综合评价。率和严重度的综合评价。 有有了了严严重重度度和和故故障障概概率率的的数数据据后后，就就可可运运用用风风险险矩矩阵阵的的评评价价法法，因因为为用用这这两两个个特特性性就就可可表表示示出出故故障障类类型型的的实实际际影影响响。以以故故障障类类型型发发生生概概率率为为纵纵坐坐标标，严严重重度度为为横横坐坐标标，综综合合这这两两个个特特性性，画画出出风风险险率率矩矩阵，如图阵，如图5 5所示。所示。5252图5风险率矩阵图 5353 沿矩阵原点到右上角画一

44、对角线，并将所有故沿矩阵原点到右上角画一对角线，并将所有故障类型按其严重度和发生概率填入矩阵图中，就障类型按其严重度和发生概率填入矩阵图中，就可看出系统风险的密集情况。处于右上角方块中可看出系统风险的密集情况。处于右上角方块中的故障类型风险率最高，依次左移逐渐降低。的故障类型风险率最高，依次左移逐渐降低。 但值得提醒注意的是，有的故障类型虽然有高但值得提醒注意的是，有的故障类型虽然有高的发生概率，但造成危害的严重度甚低，因而风的发生概率，但造成危害的严重度甚低，因而风险率也低；另一种情况，即使危害的严重度很大，险率也低；另一种情况，即使危害的严重度很大，但发生概率很低，所以风险率也不会高。但发

45、生概率很低，所以风险率也不会高。5454四、致命度分析四、致命度分析 （1）致命度的含意）致命度的含意 致命度分析致命度分析(Criticality Analysis，缩写，缩写为为CA)是在故障类型和影响分析的基础上扩展出是在故障类型和影响分析的基础上扩展出来的。在系统进行初步分析（如故障类型和影响来的。在系统进行初步分析（如故障类型和影响分析）之后，对其中特别严重的故障类型（如分析）之后，对其中特别严重的故障类型（如级有时，也对级有时，也对级）单独再进行详细分析。级）单独再进行详细分析。5555 致命度分析就是对系统中各个不同的严重故障致命度分析就是对系统中各个不同的严重故障类型类型计算临

46、界值计算临界值 - 致命度指数，即给出某故障致命度指数，即给出某故障类类型型产生致命度影响的概率，它是一种定量分析方产生致命度影响的概率，它是一种定量分析方法。与故障法。与故障类型和类型和影响分析结合使用时，称为故影响分析结合使用时，称为故障类型和影响及致命度分析（障类型和影响及致命度分析（FMECA）。）。 5656（2）致命度分析的目的）致命度分析的目的 致命度分析的主要目的有：致命度分析的主要目的有： 尽量消除致命度高的故障模式；尽量消除致命度高的故障模式； 当无法消除故障模式时，应尽量从设计、制当无法消除故障模式时，应尽量从设计、制造、使用和维修等方面去降低其致命度和减少其造、使用和维

47、修等方面去降低其致命度和减少其发生的概率；发生的概率； 5757 根据故障模式不同的致命度，对其零、部件根据故障模式不同的致命度，对其零、部件或产品提出相应的不同质量要求，以提高其可靠或产品提出相应的不同质量要求，以提高其可靠性和安全性；性和安全性； 根据不同情况可采取对产品或部件的有关部根据不同情况可采取对产品或部件的有关部位增设保护装置、监测预报系统等措施。位增设保护装置、监测预报系统等措施。 5858（3 3）致命度指数的计算）致命度指数的计算 致命度指数按下式计算：致命度指数按下式计算：致命度指数按下式计算：致命度指数按下式计算： 式中，式中，- - 致命度指数。表示相致命度指数。表示

48、相应系系统元件每元件每100100万次（或万次（或100100万万件件产品中）运行造成系品中）运行造成系统故障的次数（或件数）；故障的次数（或件数）； - - 元件的致命性故障模式元件的致命性故障模式总数；数； - - 致命性故障模式的第致命性故障模式的第个序号；个序号； - - 元件元件单位位时间或周期的故障率；或周期的故障率； - - 元件元件的的测定定值与与实际运行条件运行条件强强度修正系数；度修正系数； - - 元件元件的的测定定值与与实际运运动条件条件环境修正系数；境修正系数； - - 完成一完成一项任任务，元件运行的小，元件运行的小时数或周期（次）数；数或周期（次）数； - - 致

49、命性故障模式与故障模式比，即致命性故障模式与故障模式比，即 中致命性故障中致命性故障模式所占的比例；模式所占的比例；5959表表表表9 9 9 9致命性故障模式发生并产生实际影响的条件概率（）致命性故障模式发生并产生实际影响的条件概率（）致命性故障模式发生并产生实际影响的条件概率（）致命性故障模式发生并产生实际影响的条件概率（）故障影响故障影响发生概率（）发生概率（） 实际丧失规定功能实际丧失规定功能 很可能丧失规定功能很可能丧失规定功能 可能丧失规定功能可能丧失规定功能 没有影响没有影响（4 4）致命度分析表格形式）致命度分析表格形式 致命度分析所用的表格形式如表致命度分析所用的表格形式如表

50、1010所示。所示。 - -致命性故障模式致命性故障模式发生并生并产生生实际影响的条件概率，其影响的条件概率，其值如表如表9 9： 106 - 单位位调整系数，将整系数，将 值由每工作一次的损失换算为每工作值由每工作一次的损失换算为每工作106次的损失换算系数，经此换算后次的损失换算系数，经此换算后 。6060 表表1010致命度分析致命度分析表表统名称名称日期日期子系子系统制表制表主管主管1 1致命故障致命故障致命度致命度计算算2 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414项目目编号号故障故障模式模式运行运行阶段段故故障障影影响响项目目数数故故障障率

51、率数数据据来来源源运运转时间或或周周期期可可靠靠性性数数据据6161 致命度分析（或故障模式、影响及致命度分析致命度分析（或故障模式、影响及致命度分析）的正确性取决于两个因素：）的正确性取决于两个因素： 首先与分析者的水平有直接关系，要求分析者首先与分析者的水平有直接关系，要求分析者有一定实践经验和理论知识；有一定实践经验和理论知识； 其次则取决于可利用的信息，信息多少决定了其次则取决于可利用的信息，信息多少决定了分析的深度，如没有故障率数据时，只能利用故分析的深度，如没有故障率数据时，只能利用故障模式发生的概率，用风险矩阵的方法分析，无障模式发生的概率，用风险矩阵的方法分析，无法填写详细的致

52、命度分析表。法填写详细的致命度分析表。 若所用的数据不可靠，则分析的结果必然有差若所用的数据不可靠，则分析的结果必然有差错。错。 6262五、故障类型及影响分析举例五、故障类型及影响分析举例 例例例例1 1 1 1美国舰船用的高压空气压缩机。美国舰船用的高压空气压缩机。美国舰船用的高压空气压缩机。美国舰船用的高压空气压缩机。 图图图图6 6 6 6是压缩机系统的功能框图，表示出五个子系统和是压缩机系统的功能框图，表示出五个子系统和是压缩机系统的功能框图，表示出五个子系统和是压缩机系统的功能框图，表示出五个子系统和功能输出之间的关系。功能输出之间的关系。功能输出之间的关系。功能输出之间的关系。图

53、图6 6 高压空气压缩机系统功能框图高压空气压缩机系统功能框图6363（1）功能说明）功能说明 该高压空气压缩机的功能是提供操作用全部高该高压空气压缩机的功能是提供操作用全部高压空气。在分析中不考虑外电源和压缩机贮罐的压空气。在分析中不考虑外电源和压缩机贮罐的故障以及操作人员的误操作。故障以及操作人员的误操作。 （2）功能分解）功能分解 压缩机系统由一台电动机驱动，采用闭路循环压缩机系统由一台电动机驱动，采用闭路循环水冷却。该系统由五个子系统组成：水冷却。该系统由五个子系统组成： 电动机。向压缩机、润滑、冷却各子系统输电动机。向压缩机、润滑、冷却各子系统输送扭矩；送扭矩； 监测器系统。包括各种

54、压力表、安全阀、压监测器系统。包括各种压力表、安全阀、压力开关、温度监测和报警器等，监测压力、温度力开关、温度监测和报警器等，监测压力、温度可起到安全保护的作用；可起到安全保护的作用；6464 冷却与除湿系统。冷却水流经内冷却器、冷却与除湿系统。冷却水流经内冷却器、后部冷却器、润滑油冷却器、气缸夹套及端部冷后部冷却器、润滑油冷却器、气缸夹套及端部冷却器来完成冷却作用。除湿部分的功能是将进入却器来完成冷却作用。除湿部分的功能是将进入压缩机的空气的水分除掉；压缩机的空气的水分除掉； 润滑系统。保证压缩机各运动副接触之间润滑系统。保证压缩机各运动副接触之间的润滑和气缸的良好润滑；的润滑和气缸的良好润

55、滑； 压缩机。装有自身润滑装置、冷却液自动压缩机。装有自身润滑装置、冷却液自动排放系统和电动计时器等。排放系统和电动计时器等。 6565（3）可靠性框图）可靠性框图 可靠性框图见可靠性框图见图图4。从图中可看出，由电动机。从图中可看出，由电动机（10）到压缩机）到压缩机(50)各组件相互之间是串联关各组件相互之间是串联关系；在部件（零件）级，除过滤器（系；在部件（零件）级，除过滤器（44A）到过）到过滤器（滤器（44B）是并联外，其余均是串联的关系。）是并联外，其余均是串联的关系。 （4）故障类型及影响分析）故障类型及影响分析 故障类型及影响分析表见表故障类型及影响分析表见表11。 6666表

56、11 故障类型及影响分析表 6767续表11 故障类型及影响分析表 6868续表11 故障类型及影响分析表 6969例例2 2 对对起起重重机机的的两两种种主主要要故故障障( (钢钢丝丝绳绳过过卷卷和和切切断断) )进行的故障类型与影响分析如表进行的故障类型与影响分析如表1212。 表表12 12 起重机的故障类型与影响、危险度分析起重机的故障类型与影响、危险度分析( (部分部分) )7070注：注：危险的严重度：危险的严重度：大大( (危险危险) ) 中中( (临界临界) ) 小小( (安全安全) ) 校正措施：校正措施：( (立即停止作业立即停止作业) () (看准机会修理看准机会修理)

57、) 注意注意 发生概率：发生概率：非常容易发生的非常容易发生的1 11010-1-1；容易发生的容易发生的1 11010-2-2；偶尔发生的偶尔发生的1 11010-3-3； 不太发生的不太发生的1 11010-4-4；几乎不发生的几乎不发生的1 11010-5-5；很难发生的很难发生的l l1010-6-6 7171例例3 3 电机运行系统故障类型与影响分析电机运行系统故障类型与影响分析 某某电电机机运运行行系系统统如如图图7 7所所示示，该该系系统统是是一一种种短短时时运运行行系系统统，如如果果运运行行时时间间过过长长则则可可能能引引起起电电线线过过热热或或者者电电机机过过热热、短短路路。对对系系统统中中主主要要元元素素进进行行故故障障类型与影响分析，结果列于表类型与影响分析，结果列于表1313。图图7 7某电机运行系统示意图某电机运行系统示意图7272表表1313某电机运行系统故障类型与影响分析某电机运行系统故障类型与影响分析7373作业：作业： 1故障与事故的联系与区别故障与事故的联系与区别 25W1H启发性分析方法的内涵是什么？启发性分析方法的内涵是什么？ 3故障类型和影响分析程序故障类型和影响分析程序7474