故障类型和影响分析方法

故障类型和影响分析方法故障类型及影响分析(FMEA,FailureModeEffectsAnalysis)1、原理故障类型及影响分析法是风险分析的重要方法之一。它是根据系统可以分成子系统、设备或元件这一特点，按实际需要，将系统进行分割，然后逐个分析各自可能发生的故障模式及其产生的效应，以便于采取相应的防治措施，提高系统的安全性。2、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。3、故障和故障类型(l)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，一个阀门故障可以有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。4、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(PipingandInstrumentationDiagrams)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。5、故障分类(认识关键)故障类型及发生故障的原因见表19-1。6、故障类型分级方法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（表19-2）。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。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（表19-3）。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：评点因素和点数Ci见表19-4。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（BrainStorming），意思是集中智慧。另一个方法是德菲尔法（DelphiTech-nique），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19-5，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19-6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)严重度严重度是指故障类型对系统功能的影响程度，分为4个等级（表19-7）。(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19-1）。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人矩阵图中，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。(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19-2）。从图19-2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、子系统间的功能输人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人分析，问题不大的子系统则可放置一边。7、故障类型及影响分析的制表使用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（表19-8,表19-9,表19-10）,但基本内容相似。8、故障类型和影响分析方法分析步骤按照下述步骤进行FMEA分析。(1)明确系统本身的情况分析时首先要熟悉有关资料，从设计说明书等资料中了解系统的组成、任务等，查出系统含有多少子系统，各子系统含有多少单元或元件，了解它们之间如何接合，熟悉它们之间的相互关系、相互干扰以及输人、输出等情况。(2)确定分析程度和水平根据所了解的系统情况，一开始要决定分析到什么水平，这是一个很重要的问题。如果分析程度太浅，就会漏掉重要的故障类型，得不到有用的数据；如果分析的程度过深，一切都分析到元件甚至零部件，则会造成分析程序复杂，措施很难实施。通常，经过对系统的初步，就会知道哪些子系统关键，哪些子系统次要。对关键的子系统可以分析得深一些，不重要的分析得浅一些，甚至可以不进行分析。对一些功能像继电器、开关、阀门、贮罐、泵等，都可当做元件对待，不必进一步分析。

(3)绘制系统图和可靠性框图一个系统可以由若干个功能不同的子系统组成，如动力、设备、结构、燃料供应、控制仪表、信息网络系统等，其中还有各种接合面。为了便于分析，对复杂系统可以绘制各功能子系统相结合的系统图，以表示各子系统间的关系。对简单系统可以用流程图代替系统图。从系统图可以继续画出可靠性框图，它表示各元件是串联的或并联的以及输人和输出情况。由几个元件共同完成一项功能时用串联连接，元件有备品时则用并联连接。可靠性框图内容应和相应的系统图一致。(4)列出所有故障类型，并选出对系统有影响的故障类型按照可靠性框图，根据过去的经验和有关的故障资料，列举出所有的故障类型，填人FMEA表中。然后从其中选出对子系统以至系统有影响的故障类型，深入分析其影响后果、故障等级及应采取的措施。如果经验不足，考虑得不周到，将会给分析带来影响。因此，这是一件技术性较强的工作，最好由安全技术人员、生产人员和工人三者结合进行。(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，则要进行致命度分析。（6）分析事故后果

（7）等级划分（8）研究故障检测方法（6）提出预防措施（10）整理出FMEA表格9、致命度分析（危险度分析）对于特殊危险的故障类型，例如故障等级为Ⅰ级的故障类型，有可能导致人员伤亡或系统损坏。因此对这类元件要特别注意，可采用致命度的分析方法（