2025年化工自动化控制仪表考试及化工自动化试题及答案

2025年化工自动化控制仪表考试及化工自动化试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30题，合计60分）1.某温度变送器量程为0~200℃，输出信号4~20mA。当测量值为150℃时，理论输出电流应为（）A.12mAB.16mAC.14mAD.18mA答案：B（计算：(150-0)/(200-0)×(20-4)+4=16mA）2.以下哪种仪表属于接触式温度检测仪表？（）A.红外测温仪B.热电偶C.比色温度计D.辐射温度计答案：B（热电偶通过直接接触被测介质测温，其余为非接触式）3.化工生产中，用于测量腐蚀性液体流量的仪表优先选用（）A.涡轮流量计B.电磁流量计C.转子流量计D.差压式流量计答案：B（电磁流量计无活动部件，内衬可耐腐蚀性介质）4.某压力仪表的精度等级为1.0级，量程0~10MPa，其最大绝对误差为（）A.±0.1MPaB.±0.01MPaC.±1MPaD.±0.05MPa答案：A（最大绝对误差=量程×精度等级%=10×1.0%=±0.1MPa）5.DCS系统中，冗余设计主要用于提高（）A.数据存储容量B.系统抗干扰能力C.系统可靠性D.人机交互效率答案：C（冗余设计通过备用模块或通道确保故障时系统持续运行）6.调节阀的流量特性中，适用于负荷变化大、要求调节精度高的场合的是（）A.快开特性B.线性特性C.等百分比特性D.抛物线特性答案：C（等百分比特性在小开度时调节平缓，大开度时灵敏，适应负荷变化）7.以下哪种传感器可用于检测可燃气体浓度？（）A.热电阻B.催化燃烧式传感器C.压电式传感器D.电容式物位计答案：B（催化燃烧式传感器通过气体燃烧放热检测浓度）8.化工自动化系统中，SIS的主要功能是（）A.优化工艺参数B.实时数据采集C.紧急情况下触发安全联锁D.实现远程操作答案：C（SIS即安全仪表系统，用于事故预防和减缓）9.某仪表输入信号为0~10V，输出信号为4~20mA，其转换系数为（）A.1.6mA/VB.2mA/VC.0.8mA/VD.1.2mA/V答案：A（(20-4)/(10-0)=1.6mA/V）10.以下不属于现场总线技术的是（）A.HARTB.ModbusC.PROFIBUSD.4~20mA答案：D（4~20mA为模拟信号，非总线协议）11.热电偶测温时，补偿导线的作用是（）A.提高测量精度B.延长热电极长度C.补偿环境温度变化D.增强信号抗干扰能力答案：B（补偿导线与热电偶材料热电特性一致，用于将冷端延伸至控制室）12.浮筒式液位计的测量原理基于（）A.阿基米德浮力原理B.压力差C.电容变化D.超声波反射答案：A（浮筒浸入液体的深度变化导致浮力变化，转换为液位信号）13.以下哪种干扰属于电磁感应干扰？（）A.动力线与信号线平行敷设B.接地不良引起的电位差C.雷电感应D.仪表内部元件噪声答案：A（平行敷设时动力线磁场耦合至信号线）14.PLC的扫描周期主要包括（）A.输入采样、程序执行、输出刷新B.数据计算、逻辑判断、结果输出C.信号滤波、模数转换、控制输出D.人机交互、数据存储、故障诊断答案：A（PLC工作流程的三个阶段）15.某控制系统过渡过程出现等幅振荡，可能的原因是（）A.比例度太小B.积分时间太长C.微分时间太短D.给定值波动答案：A（比例度太小会导致系统过度响应，引发振荡）16.用于测量高粘度、易结晶液体的压力，应选用（）A.普通压力变送器B.法兰式压力变送器C.电容式压力变送器D.扩散硅压力变送器答案：B（法兰式带隔离膜片，避免介质堵塞取压口）17.以下关于智能仪表的描述，错误的是（）A.支持自诊断功能B.只能输出模拟信号C.可存储历史数据D.支持远程配置参数答案：B（智能仪表通常支持数字通信（如HART）和模拟信号输出）18.调节阀的气开式结构是指（）A.无信号时阀全开B.有信号时阀关闭C.无信号时阀关闭D.信号增大时阀开度减小答案：C（气开式：气源故障时阀关闭，安全角度考虑）19.热电阻测温时，三线制接法的主要目的是（）A.提高测量速度B.减小导线电阻影响C.增强抗干扰能力D.简化接线答案：B（三线制通过电桥平衡抵消导线电阻误差）20.以下哪种控制规律适用于滞后大、惯性大的对象？（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制答案：D（PID结合比例、积分、微分，可克服滞后和惯性）21.某差压式流量计的孔板装反，会导致（）A.测量值偏大B.测量值偏小C.无输出信号D.信号波动答案：B（孔板装反时，前后差压减小，流量显示偏低）22.化工装置中，用于测量蒸汽流量的仪表需配置（）A.温度补偿B.压力补偿C.温压双补偿D.不需要补偿答案：C（蒸汽密度受温度、压力影响大，需双补偿）23.以下属于执行器的是（）A.压力变送器B.温度控制器C.气动调节阀D.流量显示仪答案：C（执行器接收控制信号并改变工艺参数，调节阀为典型执行器）24.仪表接地电阻一般要求小于（）A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.20Ω答案：B（仪表系统接地电阻通常要求≤4Ω）25.以下哪种情况会导致热电偶输出信号异常？（）A.补偿导线极性接反B.热电阻接线松动C.变送器电源正常D.被测温度稳定答案：A（补偿导线极性接反会导致测量值偏差大）26.DCS的I/O卡件中，AI表示（）A.模拟量输入B.模拟量输出C.开关量输入D.开关量输出答案：A（AI：AnalogInput，模拟量输入）27.用于测量腐蚀性气体压力的仪表，其隔离液应选择（）A.与被测气体互溶的液体B.密度大于被测气体的液体C.化学性质稳定且不与介质反应的液体D.高挥发性液体答案：C（隔离液需耐腐蚀、不反应，确保密封和测量准确性）28.以下关于PID参数调整的描述，正确的是（）A.比例度越大，控制作用越强B.积分时间越长，消除余差越快C.微分时间越长，抑制超调能力越强D.微分作用适用于无滞后的对象答案：C（微分作用可预测偏差变化趋势，抑制超调）29.某液位控制系统的给定值为50%，实际液位为45%，输出信号增大，说明该系统为（）A.正作用B.反作用C.积分作用D.微分作用答案：B（测量值小于给定值时输出增大，为反作用）30.以下哪种仪表不需要外部电源？（）A.热电阻B.热电偶C.压力变送器D.电磁流量计答案：B（热电偶基于塞贝克效应，自身产生热电势）二、判断题（每题1分，共20题，合计20分）1.仪表的精度等级越高，测量误差越小。（√）2.涡轮流量计适用于高粘度液体的测量。（×，适用于清洁低粘度液体）3.调节阀的泄漏量是指全关时的流量。（√）4.DCS系统的操作站故障会导致控制单元停止运行。（×，控制单元独立运行）5.热电阻的测量范围一般高于热电偶。（×，热电偶可测更高温度）6.电磁流量计可以测量气体流量。（×，需导电液体）7.智能仪表支持在线校准。（√）8.积分控制可以消除余差，但会增加系统滞后。（√）9.压力仪表的量程选择应使正常测量值在量程的1/3~2/3范围内。（√）10.信号电缆与动力电缆应平行敷设以减少干扰。（×，应分开或交叉敷设）11.浮球式液位计适用于界面测量。（√）12.调节阀的流通能力Cv值越大，流量调节范围越小。（×，Cv越大，调节范围越大）13.PLC的输入模块用于接收执行器的信号。（×，接收传感器信号）14.热电偶冷端温度补偿的目的是消除环境温度变化的影响。（√）15.差压式流量计的测量精度与介质密度无关。（×，密度影响差压计算）16.防爆仪表的标志“ExdIIBT3”中，“d”表示增安型。（×，“d”为隔爆型）17.系统误差可以通过多次测量取平均消除。（×，系统误差需校准消除）18.气动执行器的气源压力一般为0.4~0.6MPa。（√）19.物位测量中，超声波液位计受被测介质挥发性影响小。（√）20.数字式仪表的分辨率越高，测量精度一定越高。（×，分辨率是最小显示单位，精度还与误差有关）三、简答题（每题5分，共6题，合计30分）1.简述热电偶测温的基本原理及使用注意事项。答：原理：基于塞贝克效应，两种不同材料的导体组成闭合回路，两端温度不同时产生热电势，热电势与温度差成函数关系。注意事项：①正确选择热电偶分度号与测量范围匹配；②补偿导线需与热电偶材料匹配且极性正确；③冷端温度需补偿（如恒温法、电桥补偿法）；④避免电磁干扰，信号电缆屏蔽接地；⑤定期校验，防止热电极老化。2.对比分析气动调节阀与电动调节阀的优缺点。答：气动调节阀优点：结构简单、防爆性能好、可靠性高、输出力大；缺点：需气源系统、响应速度较慢、调节精度受气源压力影响。电动调节阀优点：无需气源、响应速度快、控制精度高、便于与DCS直接连接；缺点：防爆性能差（需特殊处理）、结构复杂、过载能力弱。3.说明PID控制中比例（P）、积分（I）、微分（D）作用的特点及适用场景。答：比例（P）：输出与偏差成正比，作用及时但存在余差；适用于干扰小、滞后小的对象。积分（I）：输出与偏差积分成正比，消除余差但增加滞后；适用于有余差的系统（如压力、液位控制）。微分（D）：输出与偏差变化率成正比，预测趋势抑制超调；适用于滞后大、惯性大的对象（如温度控制）。4.简述电磁流量计的工作原理及安装要求。答：原理：基于法拉第电磁感应定律，导电液体切割磁感线产生感应电动势，电动势与流速成正比。安装要求：①传感器前后直管段要求（前≥5D，后≥3D）；②管道需满管，避免气泡；③接地良好（传感器、管道分别接地）；④避免强磁场干扰（远离电机、变压器）；⑤测量电极轴线应水平，防止颗粒沉积覆盖电极。5.分析DCS系统与PLC系统的主要区别。答：①功能定位：DCS侧重过程控制（连续控制），PLC侧重逻辑控制（离散控制）；②冗余设计：DCS关键模块（电源、控制器）通常冗余，PLC一般不冗余；③网络结构：DCS采用专用高速网络，PLC多为通用总线（如Modbus）；④人机界面：DCS操作站功能强（流程图、趋势图），PLC需外接HMI；⑤扩展能力：DCS适合大规模系统（上千点），PLC适合中小规模（数百点）。6.列举化工自动化仪表常见故障类型及排查方法。答：故障类型：①无输出信号：检查电源、接线、传感器损坏；②输出信号异常（偏大/偏小）：校验仪表、检查取压/测温点堵塞、补偿导线错误；③信号波动大：检查干扰（接地不良、电缆屏蔽损坏）、介质波动（如流量不稳定）、仪表老化；④控制失效：检查执行器卡涩、控制器参数设置错误、联锁触发。排查方法：①直观法（观察仪表显示、接线）；②替换法（更换怀疑故障的模块/仪表）；③信号测试法（用万用表测量输入/输出信号）；④系统联调法（检查上下游设备配合）。四、综合分析题（每题10分，共2题，合计20分）1.某化工厂反应釜温度控制系统采用PID控制，近期出现温度波动大、超调量显著增加的现象。请分析可能原因并提出处理措施。答：可能原因：①PID参数设置不当（比例度太小、积分时间太短、微分时间不足）；②测温元件故障（热电偶老化、补偿导线接触不良，导致测量滞后或误差大）；③执行器问题（调节阀卡涩、定位器故障，动作不灵敏）；④干扰因素增强（加热装置电压波动、冷却介质流量不稳定）；⑤系统滞后增大（反应釜内物料性质变化，如粘度增加导致热传递变慢）。处理措施：①重新整定PID参数（增大比例度、延长积分时间、适当增加微分时间）；②校验或更换热电偶，检查补偿导线连接；③检查调节阀，清理卡涩部位，校准定位器；④排查加热/冷却系统，稳定干扰源；⑤分析物料性质变化，调整控制策略（如增加前馈控制）。2.某化工装置需测量腐蚀性液体（密度1.2g/cm³，电导率50μS/cm）的流量，设计压力1.6MPa，温度80℃。请选择合适的流量仪表并说明