2025年化工自动化控制仪表作业模拟考试试题及答案

2025年化工自动化控制仪表作业模拟考试试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.某化工反应釜需测量-50℃~300℃的温度，且环境存在振动干扰，优先选用的温度检测仪表是（）。A.热电阻（Pt100）B.热电偶（K型）C.双金属温度计D.辐射温度计答案：A（热电阻在中低温区精度更高，Pt100稳定性好，抗振动能力优于热电偶）2.差压式流量计测量蒸汽流量时，若引压管未加装冷凝罐，可能导致（）。A.测量值偏大B.测量值偏小C.无信号输出D.信号波动剧烈答案：B（蒸汽冷凝后若未形成稳定液柱，正压侧压力降低，差压减小，显示值偏小）3.气动执行器的标准气源压力范围是（）。A.0.02~0.1MPaB.0.1~0.5MPaC.0.2~0.8MPaD.0.5~1.0MPa答案：A（气动仪表标准信号为20~100kPa，对应气源压力通常为0.14MPa，选项A符合）4.某腐蚀性液体储罐需测量0~8m液位，介质密度随温度变化较大，应选用（）。A.差压式液位计B.雷达液位计C.浮筒液位计D.磁翻板液位计答案：B（雷达液位计不受介质密度、温度影响，适用于腐蚀性液体）5.工业现场仪表接地电阻要求一般不大于（）。A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.20Ω答案：B（仪表系统接地电阻通常要求≤4Ω，特殊场合≤1Ω）6.PID控制器中，积分作用的主要目的是（）。A.减小动态偏差B.消除静态偏差C.抑制超调D.提高响应速度答案：B（积分作用通过累积误差消除稳态余差）7.防爆仪表标志“ExdIIBT4Gb”中，“T4”表示（）。A.防爆等级B.温度组别（最高表面温度）C.气体组别D.保护级别答案：B（T4对应最高表面温度≤135℃）8.涡街流量计的输出信号与（）成正比。A.流体密度B.流体流速C.流体压力D.管道直径答案：B（涡街频率与流速成正比，输出信号反映流速）9.电磁流量计不能测量（）的流量。A.去离子水B.硫酸溶液C.柴油D.氢氧化钠溶液答案：C（电磁流量计要求介质电导率≥5μS/cm，柴油电导率极低）10.调节阀的流量特性中，“等百分比特性”是指（）。A.相对流量变化与相对开度变化成正比B.相对流量变化与相对开度的相对变化成正比C.流量与开度成线性关系D.流量与开度平方成正比答案：B（等百分比特性的相对增益为常数，即ΔQ/Q=KΔL/L）11.热电阻三线制接法的主要目的是（）。A.提高抗干扰能力B.消除导线电阻影响C.简化接线D.增加测量范围答案：B（三线制通过电桥平衡抵消导线电阻对测量的影响）12.某压力变送器量程为0~1.6MPa，输出信号4~20mA，当测量压力为0.8MPa时，输出电流应为（）。A.8mAB.12mAC.16mAD.20mA答案：B（(0.8/1.6)×(20-4)+4=12mA）13.DCS系统中，I/O卡件的主要功能是（）。A.数据运算与控制B.现场信号与数字信号转换C.人机交互D.网络通信答案：B（I/O卡件负责模拟量、开关量的输入输出转换）14.超声波物位计测量时，若介质表面有大量泡沫，可能导致（）。A.测量值偏高B.测量值偏低C.无信号D.信号稳定答案：A（泡沫反射超声波，可能误将泡沫表面作为真实物位）15.可燃气体检测仪的检测原理中，催化燃烧式适用于（）。A.高浓度可燃气体B.低浓度可燃气体C.腐蚀性气体D.惰性气体答案：B（催化燃烧式在爆炸下限（LEL）范围内线性较好，适用于低浓度检测）16.智能仪表与传统仪表的主要区别是（）。A.具有数字通信功能B.精度更高C.体积更小D.无需外部电源答案：A（智能仪表通常集成微处理器，支持HART、Modbus等通信协议）17.调节阀的气开式（FC）是指（）。A.气源故障时阀全开B.气源故障时阀全关C.信号增大时阀开度减小D.信号增大时阀开度增大答案：B（气开式（AirtoOpen）：有气开，断气关；气关式（AirtoClose）：有气关，断气开）18.温度变送器的作用是（）。A.将温度信号转换为标准电流/电压信号B.直接显示温度值C.控制温度回路D.放大温度传感器信号答案：A（变送器将传感器的低电平信号转换为4~20mA等标准信号）19.下列哪种仪表不需要导压管（）。A.孔板流量计B.电磁流量计C.差压式液位计D.压力变送器答案：B（电磁流量计直接测量管道内流体，无需导压管）20.仪表校验时，通常要求误差不超过（）。A.量程的0.1%B.量程的0.5%C.允许基本误差D.满量程的1%答案：C（校验需满足仪表本身的精度等级要求，如0.5级仪表允许误差为±0.5%FS）二、判断题（共15题，每题1分，共15分）1.热电偶的热电势大小仅与热端和冷端温度有关，与热电极长度无关。（）答案：√（热电势由两端温度差决定，与电极长度、直径无关）2.压力仪表的量程选择应满足被测压力正常工作在量程的1/3~2/3范围内。（）答案：√（避免超压损坏，同时保证测量精度）3.浮子流量计必须垂直安装，且流体自下而上流动。（）答案：√（浮子依靠重力与流体浮力平衡，需垂直安装）4.气动薄膜调节阀的执行机构输出力与膜头压力成反比。（）答案：×（输出力=膜头压力×膜片面积-弹簧反力，与膜头压力成正比）5.仪表接地可以与电气设备接地共用同一接地体。（）答案：√（共用接地系统可避免电位差，但需满足接地电阻要求）6.热电阻测量时，若导线断路，显示仪表会显示最大值。（）答案：×（热电阻断路时，测量桥路电流为0，显示仪表可能显示超量程或最小值）7.雷达液位计的测量精度受介质介电常数影响，介电常数越大，回波越强。（）答案：√（介电常数高的介质反射更明显，测量更可靠）8.PID控制中，比例度（δ）增大，控制作用增强。（）答案：×（比例度δ=（Δu/Δe）×100%，δ增大，比例系数Kp减小，控制作用减弱）9.防爆仪表在危险场所使用时，电缆引入装置必须密封，防止爆炸性气体进入。（）答案：√（密封是防爆的关键措施之一）10.电磁流量计的衬里材料需根据介质腐蚀性选择，测量浓硫酸应选用聚四氟乙烯衬里。（）答案：√（聚四氟乙烯（PTFE）耐强腐蚀，适用于浓硫酸）11.超声波流量计可以测量非导电液体的流量。（）答案：√（超声波流量计基于声速差原理，与介质导电性无关）12.双法兰液位计的毛细管填充液若泄漏，会导致测量值偏高。（）答案：×（填充液泄漏会使膜盒受力减小，差压降低，测量值偏低）13.智能压力变送器支持在线组态，可通过HART手操器修改量程和单位。（）答案：√（智能仪表通常具备远程组态功能）14.调节阀的流通能力（Cv值）越大，说明阀门的流量调节范围越小。（）答案：×（Cv值表示阀门的最大流通能力，Cv越大，调节范围可能更大）15.可燃气体检测仪的安装高度应根据气体密度确定，比空气轻的气体检测仪应安装在设备上方。（）答案：√（轻于空气的气体会向上扩散，检测仪需安装在上方）三、简答题（共5题，每题7分，共35分）1.简述涡街流量计的工作原理及主要优缺点。答案：涡街流量计基于卡门涡街原理：当流体流经漩涡发生体（如三角柱）时，会在其两侧交替产生漩涡，漩涡分离频率与流体流速成正比。优点：无运动部件，可靠性高；测量范围宽（量程比10:1~20:1）；压力损失小。缺点：不适用于低雷诺数流体（Re<104）；易受振动干扰；测量液体时需避免气穴现象。2.气动调节阀安装时需注意哪些事项？答案：（1）安装方向：阀体箭头与流体流向一致，气开/气关式需符合工艺安全要求（如事故状态下切断或打开）；（2）垂直度：阀杆应垂直，水平管道上阀体重心应向下；（3）前后直管段：上游≥10D，下游≥5D（D为管道直径），保证流场稳定；（4）旁路设置：安装旁路阀，便于检修时不中断生产；（5）防振措施：振动大的场合需加支撑；（6）防爆要求：危险场所需选用防爆型执行机构；（7）管道吹扫：安装前需清理管道，防止焊渣、杂物卡塞阀芯。3.简述DCS系统的组成及各部分功能。答案：DCS（分布式控制系统）主要由以下部分组成：（1）工程师站：用于系统组态、参数设置、程序下载和维护；（2）操作站：提供人机界面（HMI），显示实时数据、报警和趋势，支持操作指令下发；（3）控制站：核心控制单元，包含控制器（如CPU）和I/O卡件，负责数据采集、运算（如PID控制）和输出控制信号；（4）通信网络：采用冗余工业以太网（如Profibus、ModbusTCP），实现各站间数据传输；（5）现场仪表：包括传感器（如温度、压力变送器）和执行器（如调节阀），负责信号采集和执行控制指令。4.热电阻测温时，为什么常采用三线制或四线制接法？答案：热电阻的测量原理是通过测量其电阻值变化反映温度。由于连接导线存在电阻（R线），若采用两线制，导线电阻会串联到测量回路中，导致测量误差（ΔR=2R线）。三线制接法中，两根导线接入电桥的相邻桥臂，另一根接入电源回路，利用电桥平衡抵消导线电阻的影响（R线被分配到相邻桥臂，误差相互抵消）。四线制接法则通过两根导线提供恒定电流（I），另外两根导线测量热电阻电压（U=I×R热），完全消除了导线电阻对电压测量的影响（导线电阻压降不计入U），适用于高精度测量（如实验室）。5.分析温度控制系统中，现场温度显示正常但DCS显示异常的可能原因及排查步骤。答案：可能原因：（1）温度变送器故障（如信号输出异常）；（2）传输电缆断路、短路或屏蔽层接地不良（干扰信号）；（3）DCS输入卡件损坏或组态错误（如量程设置不符）；（4）接线端子松动（如现场端子排或DCS柜内端子接触不良）。排查步骤：（1）现场用万用表测量变送器输出电流（正常应为4~20mA），若异常则更换变送器；（2）检查电缆绝缘电阻（≥20MΩ），用万用表测量电缆通断，确认无断路/短路；（3）在DCS柜内测量卡件输入端信号（如用毫伏表测电压），若信号正常但DCS显示异常，检查卡件供电和组态参数（量程、单位）；（4）紧固所有接线端子，用螺丝刀轻敲端子排观察信号是否波动，排除接触不良；（5）若上述正常，考虑电磁干扰（如电缆与动力线平行敷设），需重新布线或增加屏蔽措施。四、综合分析题（共2题，每题15分，共30分）1.某化工企业反应釜需控制温度在200±2℃，介质为腐蚀性液体，环境存在爆炸性气体（IIB类，T3组）。现有以下仪表可选：K型热电偶（0~1000℃，精度0.5级）、Pt100热电阻（-200~600℃，精度0.1级）、一体化温度变送器（4~20mA输出，防爆标志ExdIIBT4Gb）、气动调节阀（气开式，Cv=50）、电动调节阀（防爆型，4~20mA输入）。（1）选择合适的温度检测仪表并说明理由；（2）选择合适的执行器并说明理由；（3）设计简单的控制方案（需包含仪表防爆要求）。答案：（1）应选择Pt100热电阻+一体化温度变送器。理由：反应釜温度200℃属于中低温（热电阻在-200~600℃精度优于热电偶），Pt100精度0.1级（高于K型热电偶的0.5级），更满足±2℃控制要求；腐蚀性介质需选用防腐型热电阻（如不锈钢保护套管）；一体化变送器集成温度转换功能，减少接线点，防爆标志ExdIIBT4Gb符合IIB类T3组环境（T4表面温度≤135℃<T3组要求的≤200℃，满足防爆）。（2）应选择气动调节阀（气开式）。理由：气动执行器结构简单、防爆性能好（无需电源，避免电火花），适用于爆炸性环境；气开式（FC）在气源故障时阀关闭，可切断加热介质（如蒸汽），防止反应釜超温，符合安全要求；Cv=50需根据工艺流量需求验证（若最大流量Qmax=√(ΔP×Cv²/ρ)，需确保Cv匹配实际压差和介质密度）。（3）控制方案：Pt100热电阻安装于反应釜内（保护套管耐腐蚀），信号经一体化温度变送器转换为4~20mA，传输至DCS控制系统；DCS通过PID算法计算输出4~20mA控制信号至气动调节阀定位器，调节加热介质（如蒸汽）流量，实现温度控制。防爆要求：所有现场仪表（温度变送器、调节阀定位器）需具备ExdIIBT4Gb及以上防爆标志；电缆采用防爆穿线管敷设，引入装置需密封；DCS控制站置于非防爆区，通过安全栅与现场仪表隔离。2.某精馏塔需测量塔顶馏出物（轻质油，密度0.75g/cm³，温度80℃，压力0.1MPa）的流量，工艺要求量程0~50m³/h，精度≤0.5级，管道内径DN100（流速范围0.5~3m/s）。可选仪表：孔板流量计（配套差压变送器，精度0.5级）、电磁流量计（精度0.3级）、涡街流量计（精度0.5级）、涡轮流量计（精度0.2级）。（1）分析各仪表的适用性；（2）选择最优仪表并说明理由；（3）简述安装时需注意的关键点。答案：（1）适用性分析：孔板流量计：适用于清洁、无腐蚀性液体，需计算差压（ΔP=ρv²/2，v=4Q/(πD²)=4×50/(3600×π×0.1²)≈1.77m/s，ΔP=750×1.77²/2≈1170Pa），但压损大（约60%ΔP），需直管段（前10D后5D），精度0.5级符合要求；电磁流量计：要求介质电导率≥5μS/cm，轻质油电导率极低（通常<1μS