故障类型和

故障类型和影响分析

逻辑分析法：故障类型和影响分析

1 目的

FMEA的目的是辨识单一设备和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。评价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 故障和故障类型

1)故障

元件、子系统、系统在运行时，达不到设计规定的要求，不能完成任务的情况称为故障。

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，—个阀门故障可以有4种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严。

3)故障等级

根据故障类型对系统或子系统影响程度的不同而划分的等级称为故障等级。

3 资料文件的要求

使用FMEA方法需要如下资料：①系统或装置的P&IDS；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知识。

FMEA方法可由单个分析人员完成，但需要其他人进行审查，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和尺度有所不同。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。

4 故障分类

故障类型及发生故障的原因见表1。

5 故障类型分级方法

5．1 定性分级方法

定性分级方法按故障类型对子系统或系统影响的严重程度分为4级(见表2)。

划分故障等级主要是为了分出轻重缓急以采取相应的对策，提高系统的安全性。

5．2 半定量故障等级划分法

依据损失的严重程度、故障的影响范围、故障的发生频率、防止故障的难易程度和工艺设计等情况来确定半定量等级(见表3)。

1)评点法

在难于取得可靠性数据的情况下，可以采用评点法，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，用一定的点数表示程度的大小，通过计算，求出故障等级。

利用下式求评点数：

式中 Cs——总点数，0

Ci——因素系数，0

评点因素和点数Ci见表4。

如何确定点数Ci呢?可由3～5位有经验的专家座谈、讨论，提出Ci的数值，这种方法又称BS法(Brain Storming)，意思是集中智慧。另—个方法是德菲尔法(Delphi Technique)，即函询调查法，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，直到认为合适的意见为止。

另一种求点数的方法列于表5，可根据评点因素求出点数，然后相加，计算出总点数Cs。

由以上两种方法求出的总点数Cs，均可按表6选取故障等级。

2)风险矩阵法

故障发生的可能性和引起的后果，综合考虑后会得出比较准确的衡量标准，我们称这个标准

为风险率(也称危险度)，它代表故障概率和严重度的综合评价。

(1)严重度。指故障类型对系统功能的影响程度，分为4个等级(见表7)。

(2)故障概率。

故障概率是指在一特定时间，故障类型所出现的次数。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、完成一项任务的周期或其他被认为适当的期间来决定。

可以使用定性和定量方法确定单个故障类型的概率。兹分述如下：

用定性方法故障概率可分为4级。①Ⅰ级：故障概率很低，元件操作期间出现的机会可忽略；②Ⅱ级：故障概率低，元件操作期间不易出现；③Ⅲ级：故障概率中等，元件操作期间出现的机会为50％；④Ⅳ级：故障概率高，元件操作期间易于出现故障。

用定量方法故障概率可分4级。①Ⅰ级：在元件操作期间，任何单个故障的概率少于全部故障概率的0．01；②Ⅱ级：在元件操作期间，任何单个故障的概率，多于全部故障概率的0．01而少于0．10；③Ⅲ级：在元件操作期间，任何单个故障的概率，多于全部故障概率的0．10而少于0．20；④Ⅳ级：在元件操作期间，任何单个故障的概率，大于全部的故障概率的0．20。

有了严重度和故障概率的数据后，就可运用风险率矩阵的评价法；因为用这两个特性就可表示出故障类型的实际影响。有的故障类型虽有较高的发生概率，但造成的危害严重度甚低，因而风险率也低。另一种情况，即使造成的危害严重度很大，但发生概率很低，其风险率也不会高。

为了综合这两个特性，可将故障概率为纵坐标，严重度为横坐标，画出风险率矩阵(图1)。

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，可以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。

图1 风险率矩阵图

(3)可靠性框图。

对于复杂的系统，为了说明子系统间功能的传输情况，可用可靠性框图表示系统状况(图2)。

图2 可靠性方框图

注：1．系统包括子系统10、20、30；

2．子系统10包括组件11、12、13；

3．组件11包括元件01A、01B、02、03、04、05和06；

4．元件01A和01B相同，是冗余设计；

5．元件02由a及b组成，只用一个编码；

6．从功能上看，元件03同时受到07和来自其他系统的影响；

7．元件05、06是备用品回路；05发生故障，06即投入运行；

8．正常运行时，元件07不工作

从图2中可以明确地看出系统、子系统和元件之间的层次关系，系统、子系统间的功能输入和输出以及串联和并联方式。各层次要进行编码，和将来制表的项目编码相对应。

可靠性框图与流程图或设备布置图不同，它只是表示系统与子系统间功能流动情况，而且可以根据实际需要，对风险度大的子系统进行深入分析，问题不大的子系统则可放置一边。

6 制表

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情况拟出不同表格(见表8、表9、表10)，但基本内容相似。

表8 故障类型影响分析表格—1