仪表与系统可靠性_第6、7讲_仪表的失效分析.ppt

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1、仪表与系统可靠性第6、7讲_仪表的故障分析吴波2010年10月1日介绍内容1、故障模式、效应与后果分析2、故障树分析法故障分析属广义可靠性预测范畴。与可靠性预测的不同在于可靠性预测是计算系统现场使用的可靠性特征量，而故障分析则是系统设计和研制初期预测（识别）其在现场使用时会发生哪些故障，并预先制订对策，以防止这些故障的发生或缓和这些故障的影响。故障分析有两种方法，即故障模式和影响分析(FMEA)及故障树分析(FTA)。不论是故障模式和影响分析还是FTA，都是建立在系统零部件故障分析基础上，研究系统故障原因，进行可靠性与安全性分析评价，找出提高系统可靠性与安全性的途径。但两者

2、的分析方法及路径又有所不同。概述故障模式和影响分析（FMEA）是一种定性评价法，在没有定量的可靠性数据时分析出问题所在。从组成系统的零部件可能产生的各种故障分析入手，逐级向上分析故障产生的影响，最终找出对系统的影响。是一种由下而上的分析方法。为了使FMEA能用于定量分析，一般加入致命度分析，即为故障模式、影响及致命度分析(FMECA)。故障树（FTA）是一种逻辑推理方法，是由上而下地找出导致顶事件发生的所有可能的各种中间事件，一直找到最基本事件，其中包括人为差错和环境因素在内，并研究这些事件间的逻辑关系。FTA表达直观，可用于系统可靠性定性分析，也可用于定量分析。概述一、故

3、障效应分析的概念如前所述，故障模式、影响及致命度分析（FMECA）实际上是把FMA(故障模式分析)、FEA(故障影响分析)、FCA(故障致命度分析)三种功能结合在一起的一种综合的可靠性分析方法。FMA：把系统分成若干组成成分(部件或元器件)并分析各组成成分有哪些故障或失效模式。例如电气元件的短路、开路、特征值改变；绝缘破坏、氧化及噪声等；机械零件轴的断裂、磨损、疲劳裂纹及粘结等。但不必分析各组成部分的失效机理。FEA：分析各组成部分在出现故障(或失效)时对系统有何影响。FCA：评价各组成部分出现各种故障模式时对系统影响的致命度，即按照其影响的致命程度进行分类。1．失效的定义

4、及其分类在国际(GB3178—82)中规定，失效即为产品丧失规定功能。对可修复产品失效通常称为故障。第一节失效模式、效应及后果分析产品丧失规定功能包括如下几个方面：①产品在规定条件下不能完成其规定的功能；②产品在规定条件下，其性能参数不能保持在规定的界限之内；如：发动机的输出功率。③产品在规定的应力范围内工作时，导致系统不能完成其功能的零件、元器件或结构体的失效。失效可根据其原因、性质、程度、产生的速度、发生的时间、机理以及故障产生的后果等进行分类，详见表l所示。第一节失效模式、效应及后果分析（续）2．失效模式及失效判据所谓失效模式，就是失效的表现形式。可通过人的感官或测量

5、仪器、仪表观测到失效的形式。彻底分清失效模式是很重要的，是进行失效分析的基础。在工程实际中，零、部件是组成系统(设备)的基础，系统的故障通常由主要零、部件失效引起。因此，研究零、部件失效，是研究系统失效的基础。在描述系统失效模式时，要尽量以零、部件失效模式来表示，只有难于用零、部件失效模式进行描述时，才可用子系统或系统本身的故障模式进行描述。一般地，可以把失效模式分为：损坏、退化、松脱、失调、堵塞、渗漏、功能下降及其他等七种类型。·(1)损坏型失效模式包括有：裂痕、裂纹、破裂、裂开、断裂、碎裂、弯坏、扭坏、变形过大、塑性变形、蠕变、磨料磨损、点蚀、剥落、胶合、拉伤、卡死、烧

6、蚀、烧坏、烧断、击穿、短路、开路断路、错位等。第一节失效模式、效应及后果分析（续）(2)退化型失效模式包括有：老化、变色、变质、表面防护层脱落、浸蚀、腐蚀、正常磨损、积灰等。(3)松脱失效模式包括有：松动、脱开、脱掉、脱焊等。(4)失调型失效模式包括有：间隙不适、行程不当、流量不适、压力不适，温度不适、电压不适、电流不适等。(5)堵塞型失效模式常见的有；不畅、堵塞等。(6)渗漏型失效模式包括有：渗油、渗水、漏油、漏水、漏气、漏风、漏电、漏雨等。(7)功能型失效模式包括有：功能不正常、功能不稳定、性能失效、参数输出不准、失调、抖动、温升过高、漂移、灯不亮、接触不良、有异响等。

7、第一节失效模式、效应及后果分析（续）3．失效机理研究失效时，人们首先得到失效的真实情况，如失效出现的部位、发生的时间、失效模式、产生的后果、排除方法、修复方法和时间等。为了进一步提高产品可靠性，还应分析失效机理。所谓失效机理，就是引起失效的物理、化学变化等内在原因。研究失效机理的目的在于从本质上研究对策，以减少失效。产品不同、失效模式不同，失效机理也不一样，而且与设计、制造、装配、材料、应力水平及性质、维护等均有关系。因此，对失效机理要具体情况具体分析。二、故障模式和影响分析的列表分析法FMEA的列表分析法是根据可