故障類型和影響分析方法

故障類型和影響分析方法故障類型及影響分析(FMEA,FailureModeEffectsAnalysis)1、原理故障類型及影響分析法是風(fēng)險(xiǎn)分析的重要方法之一。它是根據(jù)系統(tǒng)可以分成子系統(tǒng)、設(shè)備或元件這一特點(diǎn)，按實(shí)際需要，將系統(tǒng)進(jìn)行分割，然后逐個(gè)分析各自可能發(fā)生的故障模式及其產(chǎn)生的效應(yīng)，以便于采取相應(yīng)的防治措施，提高系統(tǒng)的安全性。2、目的FMEA的目的是辨識(shí)單一設(shè)備和系統(tǒng)的故障模式及每種故障模式對(duì)系統(tǒng)或裝置造成的影響。評(píng)價(jià)人員通常提出增加設(shè)備可靠性的建議，進(jìn)而提出工藝安全對(duì)策。3、故障和故障類型(l)故障元件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的要求，不能完成任務(wù)的情況稱為故障。(2)故障類型系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件發(fā)生的每一種故障的形式稱為故障類型。例如，一個(gè)閥門故障可以有4種故障類型：內(nèi)漏、外漏、打不開、關(guān)不嚴(yán)。(3)故障等級(jí)根據(jù)故障類型對(duì)系統(tǒng)或子系統(tǒng)影響程度的不同而劃分的等級(jí)稱為故障等級(jí)。4、資料文件的要求使用FMEA方法需要如下資料：①系統(tǒng)或裝置的P&IDS(PipingandInstrumentationDiagrams)②設(shè)備、配件一覽表；③設(shè)備功能和故障模式方面的知識(shí)；④系統(tǒng)或裝置功能及對(duì)設(shè)備故障處理方法知識(shí)。FMEA方法可由單個(gè)分析人員完成，但需要其他人進(jìn)行審查，以保證完整性。對(duì)評(píng)價(jià)人員的要求隨著評(píng)價(jià)的設(shè)備項(xiàng)目大小和尺度有所不同。所有的FMEA評(píng)價(jià)人員都應(yīng)對(duì)設(shè)備功能及故障模式熟悉，并了解這些故障模式如何影響系統(tǒng)或裝置的其他部分。5、故障分類(認(rèn)識(shí)關(guān)鍵)故障類型及發(fā)生故障的原因見表19-1。6、故障類型分級(jí)方法定性分級(jí)方法定性分級(jí)方法按故障類型對(duì)子系統(tǒng)或系統(tǒng)影響的嚴(yán)重程度分為4級(jí)（表19-2）。劃分故障等級(jí)主要是為了分出輕重緩急以采取相應(yīng)的對(duì)策，提高系統(tǒng)的安全性。半定量故障等級(jí)劃分法依據(jù)損失的嚴(yán)重程度、故障的影響范圍、故障的發(fā)生頻率、防止故障的難易程度和工藝設(shè)計(jì)等情況來確定半定量等級(jí)（表19-3）。1)評(píng)點(diǎn)法在難于取得可靠性數(shù)據(jù)的情況下，可以采用評(píng)點(diǎn)法，此法較簡單，劃分精確。它從幾個(gè)方面來考慮故障對(duì)系統(tǒng)的影響程度，用一定的點(diǎn)數(shù)表示程度的大小，通過計(jì)算，求出故障等級(jí)。利用下式求評(píng)點(diǎn)數(shù)：評(píng)點(diǎn)因素和點(diǎn)數(shù)Ci見表19-4。如何確定點(diǎn)數(shù)Ci呢？可由3～5位有經(jīng)驗(yàn)的專家座談、討論，提出Ci的數(shù)值，這種方法又稱BS法（BrainStorming），意思是集中智慧。另一個(gè)方法是德菲爾法（DelphiTech-nique），即函詢調(diào)查法，將提出的問題和必要的背景材料，用通信的方式向有經(jīng)驗(yàn)的專家提出，然后把他們答復(fù)的意見進(jìn)行綜合，再反饋給他們，如此反復(fù)多次，直到認(rèn)為合適的意見為止。另一種求點(diǎn)數(shù)的方法列于表19-5，可根據(jù)評(píng)點(diǎn)因素求出點(diǎn)數(shù)，然后相加，計(jì)算出總點(diǎn)數(shù)Cs。由以上兩種方法求出的總點(diǎn)數(shù)Cs，均可按表19-6選取故障等級(jí)。2)風(fēng)險(xiǎn)矩陣法故障發(fā)生的可能性和引起的后果，綜合考慮后會(huì)得出比較準(zhǔn)確的衡量標(biāo)準(zhǔn)，我們稱這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為風(fēng)險(xiǎn)率（也稱危險(xiǎn)度），它代表故障概率和嚴(yán)重度的綜合評(píng)價(jià)。(1)嚴(yán)重度嚴(yán)重度是指故障類型對(duì)系統(tǒng)功能的影響程度，分為4個(gè)等級(jí)（表19-7）。(2)故障概率故障概率是指在一特定時(shí)間，故障類型所出現(xiàn)的次數(shù)。時(shí)間可規(guī)定為一定的期限（如一年、一月等）；或根據(jù)大修間隔期、完成一項(xiàng)任務(wù)的周期或其他被認(rèn)為適當(dāng)?shù)钠陂g來決定。可以使用定性和定量方法確定單個(gè)故障類型的概率。茲分述如下：用定性方法故障概率可分為4級(jí)：①I級(jí)：故障概率很低，元件操作期間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)可忽略；②Ⅱ級(jí)：故障概率低，元件操作期間不易出現(xiàn)；③Ⅲ級(jí)：故障概率中等，元件操作期間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)為50%；④Ⅳ級(jí)：故障概率高，元件操作期間易于出現(xiàn)故障。用定量方法故障概率可分4級(jí)：①Ⅰ級(jí)：在元件操作期間，任何單個(gè)故障的概率少于全部故障概率的0.01；②Ⅱ級(jí)：在元件操作期間，任何單個(gè)故障的概率，多于全部故障概率的0.01而少于0.10；③Ⅲ級(jí)：在元件操作期間，任何單個(gè)故障的概率，多于全部故障概率的0.10而少于0.20；④Ⅳ級(jí)：在元件操作期間，任何單個(gè)故障的概率，大于全部的故障概率的0.20。有了嚴(yán)重度和故障概率的數(shù)據(jù)后，就可運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)率矩陣的評(píng)價(jià)法；因?yàn)橛眠@兩個(gè)特性就可表示出故障類型的實(shí)際影響。有的故障類型雖有較高的發(fā)生概率，但造成的危害嚴(yán)重度甚低，因而風(fēng)險(xiǎn)率也低。另一種情況，即使造成的危害嚴(yán)重度很大，但發(fā)生概率很低，其風(fēng)險(xiǎn)率也不會(huì)高。為了綜合這兩個(gè)特性，可將故障概率為縱坐標(biāo)，嚴(yán)重度為橫坐標(biāo)，畫出風(fēng)險(xiǎn)率矩陣（圖19-1）。沿矩陣原點(diǎn)到右上角畫一對(duì)角線，并將所有故障類型按其嚴(yán)重度和發(fā)生概率填人矩陣圖中，可以看出系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的密集情況。處于右上角方塊中的故障類型風(fēng)險(xiǎn)率最高，依次左移逐漸降低。(3)可靠性框圖對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，為了說明子系統(tǒng)間功能的傳輸情況，可用可靠性框圖表示系統(tǒng)狀況（圖19-2）。從圖19-2中可以明確地看出系統(tǒng)、子系統(tǒng)和元件之間的層次關(guān)系，系統(tǒng)、子系統(tǒng)間的功能輸人和輸出以及串聯(lián)和并聯(lián)方式。各層次要進(jìn)行編碼，和將來制表的項(xiàng)目編碼相對(duì)應(yīng)。可靠性框圖與流程圖或設(shè)備布置圖不同，它只是表示系統(tǒng)與子系統(tǒng)間功能流動(dòng)情況，而且可以根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)度大的子系統(tǒng)進(jìn)行深人分析，問題不大的子系統(tǒng)則可放置一邊。7、故障類型及影響分析的制表使用FMEA方法的特點(diǎn)之一就是制表。由于表格便于編碼、分類、查閱、保存，所以很多部門根據(jù)自己情況擬出不同表格（表19-8,表19-9,表19-10）,但基本內(nèi)容相似。8、故障類型和影響分析方法分析步驟按照下述步驟進(jìn)行FMEA分析。(1)明確系統(tǒng)本身的情況分析時(shí)首先要熟悉有關(guān)資料，從設(shè)計(jì)說明書等資料中了解系統(tǒng)的組成、任務(wù)等，查出系統(tǒng)含有多少子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)含有多少單元或元件，了解它們之間如何接合，熟悉它們之間的相互關(guān)系、相互干擾以及輸人、輸出等情況。(2)確定分析程度和水平根據(jù)所了解的系統(tǒng)情況，一開始要決定分析到什么水平，這是一個(gè)很重要的問題。如果分析程度太淺，就會(huì)漏掉重要的故障類型，得不到有用的數(shù)據(jù)；如果分析的程度過深，一切都分析到元件甚至零部件，則會(huì)造成分析程序復(fù)雜，措施很難實(shí)施。通常，經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)的初步，就會(huì)知道哪些子系統(tǒng)關(guān)鍵，哪些子系統(tǒng)次要。對(duì)關(guān)鍵的子系統(tǒng)可以分析得深一些，不重要的分析得淺一些，甚至可以不進(jìn)行分析。對(duì)一些功能像繼電器、開關(guān)、閥門、貯罐、泵等，都可當(dāng)做元件對(duì)待，不必進(jìn)一步分析。

(3)繪制系統(tǒng)圖和可靠性框圖一個(gè)系統(tǒng)可以由若干個(gè)功能不同的子系統(tǒng)組成，如動(dòng)力、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、燃料供應(yīng)、控制儀表、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，其中還有各種接合面。為了便于分析，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)可以繪制各功能子系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)圖，以表示各子系統(tǒng)間的關(guān)系。對(duì)簡單系統(tǒng)可以用流程圖代替系統(tǒng)圖。從系統(tǒng)圖可以繼續(xù)畫出可靠性框圖，它表示各元件是串聯(lián)的或并聯(lián)的以及輸人和輸出情況。由幾個(gè)元件共同完成一項(xiàng)功能時(shí)用串聯(lián)連接，元件有備品時(shí)則用并聯(lián)連接。可靠性框圖內(nèi)容應(yīng)和相應(yīng)的系統(tǒng)圖一致。(4)列出所有故障類型，并選出對(duì)系統(tǒng)有影響的故障類型按照可靠性框圖，根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)的故障資料，列舉出所有的故障類型，填人FMEA表中。然后從其中選出對(duì)子系統(tǒng)以至系統(tǒng)有影響的故障類型，深入分析其影響后果、故障等級(jí)及應(yīng)采取的措施。如果經(jīng)驗(yàn)不足，考慮得不周到，將會(huì)給分析帶來影響。因此，這是一件技術(shù)性較強(qiáng)的工作，最好由安全技術(shù)人員、生產(chǎn)人員和工人三者結(jié)合進(jìn)行。(5)列出造成故障的原因?qū)ξｋU(xiǎn)性特別大的故障類型，如故障等級(jí)為I級(jí)，則要進(jìn)行致命度分析。（6）分析事故后果

（7）等級(jí)劃分（8）研究故障檢測方法（6）提出預(yù)防措施（10）整理出FMEA表格9、致命度分析（危險(xiǎn)度分析）對(duì)于特殊危險(xiǎn)的故障類型，例如故障等級(jí)為Ⅰ級(jí)的故障類型，有可能導(dǎo)致人員傷亡或系統(tǒng)損壞。因此對(duì)這類元件要特別注意，可采用致命度的分析方法（