化工仪表自动化考试题库及答案

化工仪表自动化考试题库及答案一、选择题1.下列哪一种仪表不属于过程检测仪表（）A.温度仪表B.压力仪表C.执行器D.流量仪表答案：C。过程检测仪表是用于检测各种工艺参数的仪表，包括温度、压力、流量等仪表，而执行器是用于执行控制命令的设备，不属于检测仪表。2.热电偶温度计是基于（）原理来测量温度的。A.热阻效应B.热电效应C.热辐射效应D.热膨胀效应答案：B。热电偶是基于热电效应，即两种不同材料的导体组成闭合回路，当两接点温度不同时，回路中会产生热电势来测量温度。热阻效应是热电阻温度计的原理；热辐射效应常用于辐射温度计；热膨胀效应常见于膨胀式温度计。3.弹簧管压力表的弹簧管截面形状为（）A.圆形B.椭圆形C.方形D.三角形答案：B。弹簧管压力表的弹簧管截面为椭圆形，当弹簧管内通入压力介质时，椭圆形截面会趋向圆形，从而使弹簧管产生变形来指示压力。4.差压式流量计的节流装置中，（）的压力损失最小。A.孔板B.喷嘴C.文丘里管D.以上都一样答案：C。文丘里管的结构特点使其在测量流量时压力损失最小，孔板的压力损失相对较大，喷嘴的压力损失介于两者之间。5.调节阀的流量特性取决于（）A.阀芯形状B.阀座直径C.阀门前后压差D.流体性质答案：A。调节阀的流量特性主要取决于阀芯的形状，不同形状的阀芯会使调节阀具有不同的流量特性，如直线流量特性、等百分比流量特性等。阀座直径影响阀门的流通能力；阀门前后压差和流体性质会影响流量，但不是决定流量特性的关键因素。二、填空题1.自动控制系统按给定值的形式不同可分为定值控制系统、______控制系统和程序控制系统。答案：随动。定值控制系统的给定值是固定不变的；随动控制系统的给定值是随机变化的；程序控制系统的给定值是按预定程序变化的。2.热电阻温度计是利用金属导体的______随温度变化而变化的特性来测量温度的。答案：电阻值。热电阻温度计中，常用的金属材料如铂、铜等，其电阻值会随温度的升高而增大，通过测量电阻值的变化来确定温度。3.压力测量仪表按其转换原理不同，主要有液柱式、弹性式、______和电气式四大类。答案：活塞式。液柱式压力计是根据流体静力学原理，利用液柱高度来测量压力；弹性式压力计是利用弹性元件的变形来测量压力；活塞式压力计是利用活塞上所加平衡砝码的质量与被测压力相平衡的原理来测量压力；电气式压力计是将压力信号转换为电信号进行测量。4.气动调节阀由______和调节机构两部分组成。答案：执行机构。气动调节阀的执行机构接收气动信号，将其转换为机械位移，带动调节机构（阀芯）动作，从而改变阀门的开度，调节流体流量。5.控制系统的过渡过程品质指标主要有最大偏差、______、余差、过渡时间和振荡周期等。答案：超调量。最大偏差是指过渡过程中被控变量偏离给定值的最大数值；超调量是指过渡过程中被控变量超出新稳态值的最大偏差；余差是指过渡过程结束后，被控变量的稳态值与给定值之差；过渡时间是指从干扰发生起到被控变量进入新稳态值的±5%（或±3%）范围内所经历的时间；振荡周期是指过渡过程中相邻两个波峰（或波谷）之间的时间间隔。三、判断题1.测量误差可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。（）答案：正确。系统误差是指在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差；随机误差是指测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差；粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。2.热电偶的热电势大小只与组成热电偶的材料和两端温度有关，与热电偶的长度、粗细无关。（）答案：正确。根据热电偶的基本定律，热电势的大小取决于热电偶材料的性质和两端的温度差，与热电偶的几何尺寸无关。3.转子流量计是一种恒压降、变面积的流量计。（）答案：正确。转子流量计工作时，流体从下向上流过锥形管，转子在流体的作用下悬浮在某一位置，此时转子上下的压力差基本保持不变（恒压降），而转子与锥形管之间的环形流通面积随转子的位置变化而变化（变面积），通过测量环形面积的大小来确定流量。4.在自动控制系统中，被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。（）答案：正确。被控对象是自动控制系统的核心部分，是需要控制的工艺设备或装置，如反应器、换热器等，通过控制系统来调节被控对象的工艺参数，使其满足生产要求。5.调节阀的气开、气关形式选择主要根据工艺生产的安全要求来决定。（）答案：正确。气开式调节阀在有气源信号时阀门打开，无气源信号时阀门关闭；气关式调节阀在有气源信号时阀门关闭，无气源信号时阀门打开。在选择调节阀的气开、气关形式时，要考虑当气源中断等故障发生时，调节阀的状态能否保证生产的安全。四、简答题1.简述热电偶的工作原理。答案：热电偶是由两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路。当两个接点1和2处于不同温度T和T0时，由于两种材料的电子密度不同，在接点处会发生电子的扩散现象。在温度较高的接点1处，电子扩散速度较快，从导体A扩散到导体B的电子多于从导体B扩散到导体A的电子，使得导体A失去电子带正电，导体B得到电子带负电，从而在接点1处形成一个电位差。同理，在温度较低的接点2处也会形成一个电位差。由于两个接点温度不同，这两个电位差不相等，于是在闭合回路中就产生了热电势。热电势的大小与组成热电偶的材料以及两个接点的温度差有关。2.什么是控制系统的稳定性？如何判断一个控制系统是否稳定？答案：控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰作用后，经过一段时间的过渡过程，能够恢复到原来的平衡状态或趋近于一个新的平衡状态的能力。判断一个控制系统是否稳定可以采用以下方法：-劳斯判据：通过系统的特征方程的系数来判断系统的稳定性。如果劳斯表中第一列所有元素均为正值，则系统稳定；如果第一列元素出现负值，则系统不稳定，且第一列元素符号改变的次数等于系统特征方程正实部根的个数。-奈奎斯特判据：根据系统的开环频率特性曲线（奈奎斯特图）来判断系统的稳定性。如果开环系统稳定，闭环系统稳定的充要条件是奈奎斯特曲线不包围（-1，j0）点；如果开环系统不稳定，有P个正实部极点，则闭环系统稳定的充要条件是奈奎斯特曲线逆时针包围（-1，j0）点P次。-根轨迹法：通过绘制系统的根轨迹图，观察系统闭环极点的位置来判断系统的稳定性。如果所有闭环极点都位于s平面的左半平面，则系统稳定；如果有闭环极点位于s平面的右半平面，则系统不稳定。3.简述气动调节阀的气开、气关选择原则。答案：气动调节阀气开、气关形式的选择主要依据工艺生产的安全要求，具体原则如下：-从工艺生产的角度考虑，当气源中断（如压缩机故障、气源管道破裂等）时，调节阀的状态应能保证生产设备和操作人员的安全。例如，在加热炉的燃料气管道上，应选用气开式调节阀。因为当气源中断时，气开式调节阀关闭，停止向加热炉供应燃料气，可防止因燃料气继续流入而引发爆炸等安全事故。-对于一些需要保证设备不超压、不抽空的场合，也应合理选择气开、气关形式。如在离心泵的出口管道上安装调节阀，为防止泵抽空，一般选用气关式调节阀。当气源中断时，调节阀打开，可保证泵的出口有一定的流量，避免泵因抽空而损坏。-从工艺介质的性质考虑，如果工艺介质是有毒、有害、易燃易爆的，应选择在故障时能切断介质流动的调节阀形式。例如，对于输送可燃气体的管道，宜选用气开式调节阀，在故障时关闭阀门，防止可燃气体泄漏。4.什么是仪表的精度等级？如何确定仪表的精度等级？答案：仪表的精度等级是衡量仪表测量精度高低的一个指标，它是根据仪表的最大引用误差来划分的。最大引用误差是指仪表在测量范围内的最大绝对误差与仪表量程之比的百分数，即：最大引用误差=（最大绝对误差/量程）×100%确定仪表精度等级的方法如下：-首先，对仪表进行一系列的测量，找出在整个测量范围内的最大绝对误差。-然后，计算最大引用误差。-最后，将计算得到的最大引用误差与国家规定的精度等级系列值进行比较，选取不小于最大引用误差的最接近的精度等级值作为该仪表的精度等级。例如，某仪表的最大引用误差为±1.3%，国家规定的精度等级系列有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等，不小于1.3%的最接近的精度等级值是1.5，所以该仪表的精度等级为1.5级。五、计算题1.某台测温仪表的测量范围为200～700℃，校验时得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的精度等级。解：首先计算该仪表的量程：量程=700-200=500℃然后计算最大引用误差：最大引用误差=（最大绝对误差/量程）×100%=（±4/500）×100%=±0.8%国家规定的精度等级系列有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等，不小于0.8%的最接近的精度等级值是1.0，所以该仪表的精度等级为1.0级。2.已知某孔板流量计的流量系数C=0.62，孔板的开孔直径d=50mm，管道内径D=100mm，被测流体为水，密度ρ=1000kg/m³，孔板前后的压差Δp=2000Pa，试求通过孔板的水的流量Q（m³/h）。解：根据孔板流量计的流量计算公式：\[Q=C\timesA_0\times\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}\]其中\(A_0=\frac{\pi}{4}d^2\)，\(d=50mm=0.05m\)，则\(A_0=\frac{\pi}{4}\times(0.05)^2=0.001963m^2\)将\(C=0.62\)，\(A_0=0.001963m^2\)，\(\Deltap=2000Pa\)，\(\rh