表 2-6 一般機電產品、設備常見故障類型

    對產品、設備、元件的故障類型、產生原因及其影響應及時了解和掌握,才能正確地采取相應措施。若忽略了某些故障類型,這些類型故障可能因為沒有采取防止措施而發生事故。例如,美國在研制 NASA 衛星系統時,僅考慮了旋轉天線匯流環開路故障而忽略了短路故障,結果由于天線匯流環短路故障使發射失敗,造成1億多美元的損失。
    掌握產品、設備、元件的故障類型需要積累大量的實際工作經驗,特別是通過故障類型和影響分析來積累經驗。

    二、分析程序
    故障類型和影響分析通常包括以下四方面:
    (1) 掌握和了解對象系統;
    (2) 對系統元件的故障類型和產生原因進行分析;
    (3) 故障類型對系統和元件的影響;
    (4) 的匯總結果和提出改正措施。
    1.掌握和了解對象系統
    對故障類型和影響進行分析之前,必須掌握被分析對象系統的有關資料,以確定分析的詳細程度。確定對象系統的邊界條件包括以下內容：
    (1) 了解作為分析對象的系統、裝置或設備。
    (2) 確定分析系統的物理邊界,劃清對象系統、裝置、設備與子系統、設備的界線,圈定所屬的元素（設備、元件）。
    (3) 確定系統分析的邊界,應明確兩方面的問題：
    ①分析時不需考慮的故障類型、運行結果、原因或防護裝置等,如分析故障原因時不考慮飛機墜落到系統外和地震、龍卷風等對系統的影響;
    ②最初的運行條件或元素狀態等,例如對于初始運行條件，在正常情況下閥門是開啟還是關閉的必須清楚。
    (4) 收集元素的最新資料,包括其功能、與其他元素之間的功能關系等。
    分析的詳細程度取決于被分析系統的規模和層次。例如,選定一座化工廠作為對象系統時,故障類型和影響分析應著眼于組成工廠的各個生產系統,如供料系統、間歇混合系統、氧化系統、產品分離系統和其他輔助系統等,對這些系統的故障類型及其對工廠的影響進行分析。當把某個生產系統作為對象系統時,應對構成該系統的設備的故障類型及其影響進行分析。當以某一臺設備為分析對象時,則應對設備的各部件的故障類型及其對設備的影響進行分析。當然,分析各層次故障類型和影響時,最終都要考慮它們對整個工廠的影響。
    2. 對系統元素的故障類型進行分析
    在對系統元素的故障類型進行分析時,要將其看作是故障原因產生的結果。首先,找出所有可能的故障類型,同時盡可能找出每種故障類型的所有原因,然后確定系統元素的故障類型。故障類型的確定,可依據以下兩方面:
    (1)分析對象是已有元素,則可以根據以往運行經驗或試驗情況確定元素的故障類型。
    (2) 若分析對象是設計中的新元素,則可以參考其他類似元素的故障類型,或者對元素進行可靠性分析來確定元素的故障類型。
    一般來說,一個元素至少有4種可能的故障類型:
    ①意外運行;
    ②運行不準時;
    ③停止不及時;
    ④運行期間故障。
    為了區分故障類型和故障原因,必須明確元素的故障是故障原因對元素功能影響的結果。故障原因可以從內部原因和外部原因兩個方面來分析。
    在分析時要把元素進一步分解為若干組成部分,如機械部分、電氣部分等,然后研究這些部分的故障類型( 內部原因 ) 和這些部分與外界環境之間的功能關系,找出可能的外部原因。一般來說,外部原因主要是元素運行的外部條件方面的問題 , 同時也包括鄰近的其他元素的故障。
    根據故障原因分析,最后確定元素的故障類型。確定元素故障類型的程序如圖 2-1 所示。

            
    3. 故障類型的影響
    故障類型的影響是指系統正常 運行的狀態下,詳細地分析一個元素各種故障類型對系統的影響。
    分析故障類型的影響,通過研究系統主要的參數及其變化來確定故障類型對系統功能的影響,也可以根據故障后果的物理模型或經驗來研究故障類型的影響。
    故障類型的影響可以從下面三種情況來分析：
    (1) 元素故障類型對相鄰元素的影響,該元素可能是其他元素故障的原因。
    (2) 元素故障類型對整個系統的影響,該元素可能是導致重大故障或事故的原因。
    (3) 元素故障類型對子系統及周圍環境的影響。
    4. 列出故障類型和影響分析表
    根據故障類型和影響分析表,系統地、全面和有序地進行分析,最后將分析結果匯總于表中,可以一目了然地顯示全部分析內容。根據研究對象和分析的目的,故障類型和影 響分析表可設置成多種形式。
 
    三、應用實例
    1. 電機運行系統故障類型和影響分析
    一電機運行系統如圖 2-2 所示,該系統是一種短時運行系統,如果運行時間過長則可能 引起電線過熱或者電機過熱、短路。對系統中主要元素進行故障類型和影響分析,結果列于表2-7 。
       

    四、故障類型和影晌、危險度分析
    把故障類型和影響分析從定性分析發展到定量分析,則形成了故障類型和影響、危險度分析FMECA(Failure Modes Effects and Criticality Analysis)。
    故障類型和影響、危險度分析包括兩個方面的分析:
    (1) 故障類型和影響分析;
    (2) 危險度分析。
    例如,起重機制動裝置和鋼絲繩的部分故障類型和影響、危險度分析見表2-9。

    危險度分析的目的在于評價每種故障類型的危險程度。通常,采用概率一嚴重度來評價故障類型的危險度。概率是指故障類型發生的概率,嚴重度是指故障后果的嚴重程度。采用該方法進行危險度分析時,通常把概率和嚴重度分別劃分為若干等級。例如,美國的杜邦公司把概率劃分為6 等級,危險程度劃分為3個等級(見表2-9中注)。
    當用危險度一個指標來評價時,可按下式計算危險度:

           
式中 C ---系統的危險度;
     n ---導致系統重大故障或事故的故障類型數目;
     λ---元素的基本故障率;
     t ---元素的運行時間;
     α---導致系統重大故障或事故的故障類型數目占全部故障類型數目的比例;
     β---導致系統重大故障或事故的故障類型出現時,系統發生重大故障或事故的概率,
          其參考值見表 2-10;
     k1---實際運行狀態的修正系數;
     k2---實際運行環境條件的修正系數。