故障分析工程師招聘筆試題及解答(某大型國企)2025年附答案一、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分，共20分）1.以下關(guān)于“故障模式”的描述，正確的是（）A.故障模式是指故障發(fā)生的根本原因B.故障模式是故障表現(xiàn)出的具體形態(tài)，如斷裂、磨損、短路等C.故障模式僅適用于機(jī)械類設(shè)備，不適用于電子設(shè)備D.故障模式與故障影響（FMEA）分析無關(guān)答案：B2.某設(shè)備在1年內(nèi)運(yùn)行時(shí)間為8000小時(shí)，期間發(fā)生4次故障，每次故障平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）為5小時(shí)，則其平均故障間隔時(shí)間（MTBF）為（）A.2000小時(shí)B.1995小時(shí)C.1600小時(shí)D.1595小時(shí)答案：A（MTBF=總運(yùn)行時(shí)間/故障次數(shù)=8000/4=2000小時(shí)）3.某企業(yè)開展FMEA（失效模式與影響分析）時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注故障發(fā)生的可能性（O）、嚴(yán)重度（S）和檢測難度（D），其風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）的計(jì)算方式為（）A.RPN=O+S+DB.RPN=O×S×DC.RPN=(O+S)×DD.RPN=max(O,S,D)答案：B4.應(yīng)用“5Why分析法”時(shí)，核心目的是（）A.快速找到表面原因B.通過連續(xù)提問追溯根本原因C.統(tǒng)計(jì)故障發(fā)生頻率D.制定短期應(yīng)急措施答案：B5.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析中，若頻譜圖顯示1倍頻（轉(zhuǎn)頻）能量顯著升高，最可能的故障是（）A.軸承滾動(dòng)體損傷B.轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡C.齒輪齒面磨損D.聯(lián)軸器不對(duì)中答案：B（動(dòng)不平衡主要激發(fā)1倍頻振動(dòng)）6.某設(shè)備壽命服從威布爾分布，形狀參數(shù)β=2，尺度參數(shù)η=1000小時(shí)。當(dāng)β>1時(shí)，設(shè)備失效率隨時(shí)間的變化趨勢為（）A.失效率遞減（早期故障期）B.失效率恒定（偶然故障期）C.失效率遞增（耗損故障期）D.失效率無規(guī)律波動(dòng)答案：C（威布爾分布中β>1對(duì)應(yīng)耗損故障期，失效率遞增）7.構(gòu)建故障樹（FTA）時(shí)，“頂事件”是指（）A.導(dǎo)致系統(tǒng)故障的最底層基本事件B.系統(tǒng)不希望發(fā)生的最高層故障事件C.由多個(gè)中間事件邏輯組合而成的事件D.與故障無關(guān)的正常運(yùn)行事件答案：B8.電子設(shè)備常見的早期故障模式不包括（）A.焊接虛焊B.元件參數(shù)漂移C.設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的絕緣擊穿D.長期高溫引起的電容老化答案：D（電容老化屬于耗損故障，非早期故障）9.可靠性預(yù)計(jì)的目的是（）A.統(tǒng)計(jì)已發(fā)生故障的維修成本B.預(yù)測系統(tǒng)在規(guī)定條件下完成功能的概率C.分析故障的傳播路徑D.驗(yàn)證故障診斷算法的準(zhǔn)確性答案：B10.根本原因分析（RCA）的關(guān)鍵步驟不包括（）A.故障現(xiàn)象描述與數(shù)據(jù)采集B.制定臨時(shí)性維修方案C.驗(yàn)證假設(shè)原因與實(shí)際數(shù)據(jù)的匹配性D.提出系統(tǒng)性改進(jìn)措施答案：B（臨時(shí)性方案是應(yīng)急措施，非RCA關(guān)鍵步驟）二、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1.簡述FMEA（失效模式與影響分析）的實(shí)施步驟。答案：①定義分析范圍：明確系統(tǒng)/設(shè)備的功能、邊界及分析目標(biāo)（如設(shè)計(jì)FMEA或過程FMEA）；②功能分解：將系統(tǒng)分解為子系統(tǒng)、部件，明確各層級(jí)功能要求；③識(shí)別故障模式：針對(duì)每個(gè)部件，分析可能的失效形式（如斷裂、短路）；④評(píng)估影響（S）、發(fā)生概率（O）、檢測難度（D）：結(jié)合歷史數(shù)據(jù)或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)賦值；⑤計(jì)算RPN（S×O×D），排序高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)；⑥制定改進(jìn)措施：針對(duì)高RPN項(xiàng)，提出設(shè)計(jì)優(yōu)化、檢測手段升級(jí)等方案；⑦跟蹤驗(yàn)證：確認(rèn)改進(jìn)措施的有效性，更新FMEA文檔。2.故障樹分析（FTA）的構(gòu)建流程包括哪些關(guān)鍵環(huán)節(jié)？答案：①確定頂事件：明確系統(tǒng)不希望發(fā)生的最高層故障（如“某泵組停機(jī)”）；②建立故障邏輯關(guān)系：通過“與門”“或門”等邏輯門，將頂事件分解為中間事件（如“電機(jī)故障”“供電中斷”）和基本事件（如“軸承磨損”“斷路器跳閘”）；③收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：獲取基本事件的發(fā)生概率、維修時(shí)間等參數(shù)；④定性分析：尋找最小割集（導(dǎo)致頂事件發(fā)生的最小組合事件），識(shí)別薄弱環(huán)節(jié)；⑤定量分析：計(jì)算頂事件發(fā)生概率，評(píng)估各基本事件的重要度；⑥結(jié)果驗(yàn)證：結(jié)合實(shí)際故障數(shù)據(jù)修正故障樹，確保邏輯準(zhǔn)確性。3.振動(dòng)分析在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中可通過哪些特征參數(shù)識(shí)別常見故障？請(qǐng)舉例說明。答案：①振動(dòng)總位移/速度/加速度：超標(biāo)時(shí)提示存在異常（如總速度>4.5mm/s需預(yù)警）；②頻譜分析：-1倍頻（轉(zhuǎn)頻）能量高→轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡（如葉輪積灰）；-2倍頻為主→聯(lián)軸器不對(duì)中（角度不對(duì)中時(shí)軸向振動(dòng)顯著）；-軸承特征頻率（BPFI、BPFO等）→滾動(dòng)體/內(nèi)外圈損傷（如保持架斷裂）；-齒輪嚙合頻率（f=齒數(shù)×轉(zhuǎn)頻）→齒面磨損或斷齒；③時(shí)域波形：沖擊脈沖→軸承點(diǎn)蝕；周期性波動(dòng)→不對(duì)中或松動(dòng)；④相位分析：比較同一截面兩端振動(dòng)相位差→判斷不對(duì)中類型（平行/角度）。4.如何通過歷史故障數(shù)據(jù)識(shí)別設(shè)備的關(guān)鍵故障模式？答案：①數(shù)據(jù)清洗：剔除重復(fù)、錯(cuò)誤或無關(guān)記錄（如維修誤報(bào)），統(tǒng)一故障描述標(biāo)準(zhǔn)；②分類統(tǒng)計(jì)：按故障模式（如“軸承失效”“密封泄漏”“控制板故障”）匯總發(fā)生次數(shù)、停機(jī)時(shí)間、維修成本；③帕累托分析（20/80法則）：繪制排列圖，識(shí)別占比前20%但導(dǎo)致80%損失的故障模式（如某軸承失效占總停機(jī)時(shí)間的60%）；④時(shí)間序列分析：觀察故障模式隨設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的變化趨勢（如早期以“安裝誤差”為主，后期以“磨損”為主）；⑤根因關(guān)聯(lián)分析：結(jié)合FMEA或FTA，判斷關(guān)鍵故障模式是否由設(shè)計(jì)缺陷、維護(hù)不足或外部環(huán)境引起；⑥驗(yàn)證確認(rèn)：通過現(xiàn)場檢測（如振動(dòng)、油液分析）或試驗(yàn)（如加速壽命試驗(yàn)）確認(rèn)假設(shè)的關(guān)鍵模式。5.故障分析報(bào)告應(yīng)包含哪些核心要素？答案：①故障基本信息：設(shè)備型號(hào)、位置、故障時(shí)間、操作人員；②故障現(xiàn)象描述：詳細(xì)記錄異常表現(xiàn)（如“電機(jī)異響、溫度升至90℃后停機(jī)”）、報(bào)警信息、操作日志；③數(shù)據(jù)采集與檢測過程：包括振動(dòng)、溫度、電流等實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，解體檢查記錄（如軸承磨損量、齒輪齒面狀態(tài)），試驗(yàn)數(shù)據(jù)（如絕緣電阻測試值）；④原因分析過程：列出可能原因（如“軸承潤滑不足”“電源電壓波動(dòng)”），通過排除法或數(shù)據(jù)驗(yàn)證鎖定根本原因；⑤結(jié)論：明確根本原因（如“軸承因長期缺脂導(dǎo)致滾動(dòng)體疲勞剝落”）；⑥改進(jìn)措施：提出預(yù)防同類故障的方案（如“增加潤滑周期”“加裝溫度在線監(jiān)測”）；⑦附件：包含檢測報(bào)告、頻譜圖、照片等支撐材料。三、計(jì)算題（共2題，每題10分，共20分）1.某型號(hào)離心泵的故障數(shù)據(jù)如下（單位：小時(shí)）：[1200,1500,1800,2100,2400]（注：數(shù)據(jù)為5臺(tái)設(shè)備的首次故障時(shí)間，假設(shè)無維修，設(shè)備故障后更換）。（1）計(jì)算該泵的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）；（2）若設(shè)備失效率λ為常數(shù)（服從指數(shù)分布），計(jì)算其可靠度R(t)=e^(-λt)在t=1000小時(shí)時(shí)的值。答案：（1）MTBF=（1200+1500+1800+2100+2400）/5=1800小時(shí)；（2）指數(shù)分布中λ=1/MTBF=1/1800≈0.0005556小時(shí)?1；R(1000)=e^(-0.0005556×1000)=e^(-0.5556)≈0.573（或57.3%）。2.某設(shè)備壽命服從威布爾分布，5組故障時(shí)間數(shù)據(jù)為：[500,700,900,1100,1300]小時(shí)（已排序）。（1）寫出威布爾分布的概率密度函數(shù)f(t)和累積失效概率F(t)；（2）使用極大似然法估計(jì)形狀參數(shù)β和尺度參數(shù)η（保留2位小數(shù)）。答案：（1）威布爾分布概率密度函數(shù)：f(t)=(β/η)(t/η)^(β-1)e^(-(t/η)^β)（t>0）；累積失效概率：F(t)=1-e^(-(t/η)^β)。（2）極大似然法估計(jì)步驟：似然函數(shù)L(β,η)=∏[f(t_i)]=∏[(β/η)(t_i/η)^(β-1)e^(-(t_i/η)^β)]；取對(duì)數(shù)得lnL=nlnβ-nβlnη+(β-1)∑lnt_i-∑(t_i/η)^β；對(duì)β和η求偏導(dǎo)并令其為0，解得：β的估計(jì)值滿足：(n/β)+∑lnt_i-∑[(t_i/η)^βlnt_i]/∑[(t_i/η)^β]=0；η的估計(jì)值為η=(∑t_i^β/n)^(1/β)。代入數(shù)據(jù)t_i=[500,700,900,1100,1300]，n=5，通過迭代計(jì)算（或使用威布爾概率紙近似），最終得β≈1.85，η≈1050.32（注：具體數(shù)值需通過軟件計(jì)算，此處為示例結(jié)果）。四、案例分析題（共1題，30分）背景：某大型鋼鐵企業(yè)連鑄車間的結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)（用于防止鑄坯與結(jié)晶器粘連）在運(yùn)行中突然停機(jī)，導(dǎo)致連鑄中斷。故障現(xiàn)象如下：-故障發(fā)生前30分鐘，操作界面顯示振動(dòng)頻率（設(shè)定值4.5Hz）波動(dòng)至5.2Hz，隨后恢復(fù)正常；-停機(jī)時(shí)，振動(dòng)電機(jī)電流瞬時(shí)升至額定值的2.5倍，熱繼電器跳閘；-歷史數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)近3個(gè)月內(nèi)已發(fā)生2次類似停機(jī)（間隔分別為45天、38天）；-解體檢查發(fā)現(xiàn)：電機(jī)輸出軸與偏心輪連接的脹套（一種無鍵連接裝置）內(nèi)圈有明顯磨損痕跡，表面存在金屬粉末；偏心輪軸承（型號(hào)6312）滾動(dòng)體表面有凹坑，保持架變形。任務(wù)：作為故障分析工程師，請(qǐng)完成以下分析：1.列出至少5項(xiàng)需要補(bǔ)充采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)或信息；2.基于現(xiàn)有信息，推測可能的故障原因（至少4項(xiàng)），并說明判斷依據(jù)；3.設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，確定根本原因；4.提出系統(tǒng)性改進(jìn)措施。解答：1.需補(bǔ)充的數(shù)據(jù)/信息：①振動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行日志：故障前30分鐘內(nèi)的振動(dòng)頻率、振幅、電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度（軸承/電機(jī)）的實(shí)時(shí)趨勢數(shù)據(jù)；②脹套歷史維護(hù)記錄：上次更換時(shí)間、安裝時(shí)的預(yù)緊力（扭矩值）、是否定期檢查磨損量；③偏心輪軸承潤滑記錄：潤滑油類型、加注周期、最近一次油脂取樣分析報(bào)告（如顆粒度、水分含量）；④電機(jī)參數(shù)：額定電流、絕緣等級(jí)、上次預(yù)防性試驗(yàn)（如繞組直流電阻、耐壓測試）結(jié)果；⑤工藝參數(shù)：連鑄拉速、結(jié)晶器冷卻水量，是否在故障前有異常波動(dòng)（可能導(dǎo)致振動(dòng)負(fù)載突變）；⑥脹套與軸/輪的配合公差：檢查圖紙，確認(rèn)過盈量是否符合設(shè)計(jì)要求（過盈不足易導(dǎo)致松動(dòng)）。2.可能的故障原因及依據(jù)：①脹套松動(dòng)導(dǎo)致傳動(dòng)失效：依據(jù)：脹套內(nèi)圈磨損、金屬粉末，說明脹套與軸之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)（過盈不足或長期負(fù)載沖擊導(dǎo)致預(yù)緊力下降），滑動(dòng)摩擦生熱使電機(jī)負(fù)載增大，電流升高觸發(fā)熱繼電器跳閘。②偏心輪軸承失效：依據(jù)：軸承滾動(dòng)體凹坑、保持架變形，可能由潤滑不良（油脂不足或污染）或負(fù)載過大導(dǎo)致疲勞剝落，軸承卡滯增加轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，電機(jī)過載。③振動(dòng)頻率波動(dòng)引發(fā)負(fù)載突變：依據(jù)：故障前頻率異常升高（5.2Hz），可能是控制系統(tǒng)PID參數(shù)漂移或傳感器（如編碼器）信號(hào)干擾，導(dǎo)致振動(dòng)機(jī)構(gòu)沖擊載荷增大，超出脹套或軸承承載能力。④電機(jī)自身故障（如繞組局部短路）：依據(jù)：電流瞬時(shí)升高至2.5倍，可能是電機(jī)內(nèi)部阻抗降低（如匝間短路），但歷史2次停機(jī)未伴隨電機(jī)發(fā)熱異常（需結(jié)合絕緣試驗(yàn)結(jié)果排除）。⑤冷卻不足導(dǎo)致部件熱膨脹：依據(jù)：連鑄車間環(huán)境溫度高，若電機(jī)或軸承冷卻系統(tǒng)（如散熱片、風(fēng)冷裝置）堵塞，部件熱膨脹可能改變脹套配合間隙，加劇磨損（需檢查冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)）。3.根本原因驗(yàn)證方案：①脹套驗(yàn)證：測量脹套與軸的實(shí)際配合過盈量（通過壓入力測試或尺寸測量），對(duì)比設(shè)計(jì)值；檢查安裝記錄，確認(rèn)預(yù)緊扭矩是否達(dá)標(biāo)（如設(shè)計(jì)要求150N·m，實(shí)際僅120N·m則為松動(dòng)主因）。②軸承驗(yàn)證：對(duì)失效軸承進(jìn)行金相分析，判斷凹坑是疲勞剝落（長期交變應(yīng)力）還是磨粒磨損（油脂污染）；檢查潤滑記錄，若最近一次加注油脂是60天前（遠(yuǎn)超規(guī)定的30天周期），則潤滑不足為軸承失效主因。③控制系統(tǒng)驗(yàn)證：調(diào)取振動(dòng)頻率傳感器（編碼器）的信號(hào)波形，檢查是否存在干擾（如電磁噪聲導(dǎo)致信號(hào)跳變）；測試PID控制器參數(shù)，確認(rèn)是否因溫度漂移導(dǎo)致輸出頻率異常。④電機(jī)驗(yàn)證：測量繞組直流電阻（三相差值應(yīng)<2%），進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（380V電機(jī)應(yīng)能承受1500V/1min），若發(fā)現(xiàn)某相電阻偏低，確認(rèn)電機(jī)內(nèi)部故障。假設(shè)驗(yàn)證結(jié)果：脹套安裝時(shí)預(yù)緊扭矩僅為設(shè)計(jì)值的80%（120N·mvs150N·m），長期運(yùn)行后預(yù)緊力進(jìn)一步下降，導(dǎo)致脹套與軸滑動(dòng)磨損；同時(shí)，軸承潤滑周期超期（上次加注已55天），油脂失效后磨粒進(jìn)入滾道，加速軸承疲勞。兩者共同作用導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載驟增，熱繼電器跳閘。4.系統(tǒng)性改進(jìn)措施：①工藝改進(jìn)：修訂脹套安裝規(guī)程