2025年化工自动化控制仪表模拟考试题及答案

2025年化工自动化控制仪表模拟考试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.基于压阻效应的传感器常用于测量以下哪种参数？A.温度B.压力C.流量D.物位答案：B2.某控制仪表的精度等级为1.0级，量程为0-100kPa，则其最大绝对误差为？A.±0.5kPaB.±1.0kPaC.±1.5kPaD.±2.0kPa答案：B（100kPa×1.0%=±1.0kPa）3.化工现场使用的两线制变送器，其信号传输通常采用？A.0-5V直流电压B.4-20mA直流电流C.1-5V直流电压D.0-10mA直流电流答案：B4.气动调节阀的执行机构中，正作用方式是指？A.信号压力增大时，推杆向下移动B.信号压力增大时，推杆向上移动C.信号压力减小时，推杆向下移动D.信号压力减小时，推杆向上移动答案：A5.DCS系统中，负责将现场信号转换为数字信号的模块是？A.电源模块B.通信模块C.I/O模块D.控制模块答案：C6.防爆仪表的标志“ExdIIBT4”中，“T4”表示？A.防爆类型为隔爆型B.适用气体组别为IIBC.最高表面温度不超过135℃D.防护等级为IP65答案：C（T4对应最高表面温度≤135℃）7.在PID控制中，积分作用的主要目的是？A.提高系统响应速度B.消除稳态误差C.抑制超调D.增强抗干扰能力答案：B8.电磁流量计的测量原理基于？A.伯努利方程B.法拉第电磁感应定律C.热传导原理D.科里奥利力效应答案：B9.铂电阻（Pt100）在0℃时的电阻值为100Ω，100℃时约为138.5Ω，其温度系数约为？A.0.385Ω/℃B.0.00385Ω/℃C.3.85Ω/℃D.0.0385Ω/℃答案：A（(138.5-100)/100=0.385Ω/℃）10.信号隔离器的主要作用是？A.放大信号幅值B.消除不同回路间的共模干扰C.延长信号传输距离D.转换信号类型（如电流转电压）答案：B11.超声波物位计测量液体时，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.信号无输出D.测量值波动剧烈答案：D（泡沫会散射超声波，导致回波不稳定）12.热电阻测温时，采用三线制接法的主要目的是？A.提高测量精度，减小导线电阻影响B.简化接线方式C.实现温度补偿D.增加信号传输距离答案：A13.电动执行器的伺服放大器故障时，最可能出现的现象是？A.执行器无法动作，反馈信号与给定信号一致B.执行器频繁振荡，反馈信号波动大C.执行器全开或全关，无法调节D.执行器动作缓慢，滞后严重答案：C（伺服放大器故障会导致驱动信号异常，执行器无法接收调节指令）14.某控制系统的过渡过程曲线显示超调量过大，应优先调整PID参数中的？A.比例度（P）B.积分时间（Ti）C.微分时间（Td）D.采样周期（Ts）答案：A（增大比例度可减小超调）15.涡街流量计的输出频率与以下哪个参数成正比？A.流体密度B.流体流速C.流体压力D.流体温度答案：B16.热电偶测温时，若补偿导线极性接反，会导致？A.测量值偏高B.测量值偏低C.测量值无变化D.仪表显示负值答案：B（补偿导线极性错误会抵消部分热电势，导致显示温度低于实际值）17.智能阀门定位器与传统机械定位器相比，最大的优势是？A.结构简单，维护方便B.可实现双向通信与自诊断C.输出力大，响应速度快D.抗振动性能强答案：B（支持HART、Profibus等协议，可读取阀门状态）18.化工反应釜的温度控制中，若被控对象滞后大、惯性大，应选择哪种控制规律？A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制答案：D（PID可同时处理滞后、惯性及稳态误差）19.仪表接地系统中，保护接地的作用是？A.防止电磁干扰B.保证信号参考点一致C.避免设备外壳带电引发触电D.提高测量精度答案：C20.某压力变送器量程为0-1.6MPa，现需测量0-1.0MPa的压力，正确的调整方式是？A.增大零点迁移量（正迁移）B.减小零点迁移量（负迁移）C.调整量程上限为1.0MPa，零点不变D.同时调整零点和量程上限答案：C（量程调整需重新设定上限值，零点保持0MPa）二、判断题（共10题，每题1分，共10分）1.热电阻的测量精度通常高于热电偶，适用于中低温测量。（√）2.气动调节阀的气开式是指信号压力增大时阀门关闭。（×，气开式信号增大阀门打开）3.DCS系统的冗余设计主要是为了提高系统的可靠性。（√）4.电磁流量计可以测量气体流量。（×，只能测导电液体）5.积分时间Ti越小，积分作用越强，越容易消除余差。（√）6.超声波液位计不能用于真空环境测量。（√，真空无介质传播声波）7.仪表的防护等级IP65中，“6”表示防尘等级为完全防止外物侵入。（√）8.差压式流量计的测量精度与流体的密度、粘度等参数无关。（×，受流体特性影响）9.智能仪表的通信协议HART是一种数字与模拟混合协议。（√）10.调节阀的流量特性选择主要依据被控对象的特性。（√）三、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述智能变送器与传统模拟变送器的主要区别。答案：①信号传输：智能变送器采用数字信号（如HART、Profibus），传统为4-20mA模拟信号；②功能：智能变送器具备自诊断、远程校准、多参数测量（如压力+温度）功能，传统仅输出单一参数；③精度：智能变送器通过数字补偿提高精度，受环境干扰小；④配置：智能变送器可通过手操器或上位机远程配置参数，传统需现场调整电位器。2.分析差压式流量计测量误差的主要来源。答案：①安装误差：节流装置与管道不同心、前后直管段不足导致流速分布畸变；②流体特性变化：实际流体密度、粘度与设计值偏差（如温度压力波动）；③差压信号处理：导压管堵塞、积液或正负压侧信号丢失；④二次仪表误差：差压变送器零点漂移、量程设置错误；⑤雷诺数影响：当流体雷诺数低于临界值时，流量系数不再恒定。3.说明热电偶测温时为何需要温度补偿，常用补偿方法有哪些？答案：热电偶的热电势与两端温度差相关，而仪表显示需参考冷端（通常为室温）为0℃。若冷端温度不为0℃，会导致测量误差，因此需补偿。常用方法：①冷端恒温法（置于恒温箱）；②补偿导线法（用与热电偶热电特性相近的导线延长，将冷端移至温度稳定处）；③电桥补偿法（利用不平衡电桥产生电压抵消冷端温度变化的影响）；④软件补偿法（通过仪表内置温度传感器测量冷端温度，计算修正值）。4.气动调节阀的气开、气关方式如何选择？需考虑哪些安全原则？答案：选择依据：当控制系统故障（如信号中断、气源故障）时，调节阀应处于使生产过程安全的位置。安全原则：①工艺介质性质：若介质为易燃、易爆或有毒，故障时应关闭阀门（气关式）防止泄漏；若介质为易结晶、易堵塞，故障时应打开阀门（气开式）防止管道堵塞；②设备安全：反应釜加热时，故障时应关闭蒸汽阀（气关式）避免超温；冷却时应打开冷却水阀（气开式）避免超温；③环境保护：故障时优先选择减少污染物排放的位置（如关闭排放阀）。5.简述DCS系统的组成及各部分功能。答案：DCS（分布式控制系统）由四部分组成：①现场控制站：负责采集现场信号（如温度、压力），执行控制算法（如PID），输出控制指令到执行器；②操作站：提供人机界面（HMI），显示工艺参数、报警信息，允许操作员手动干预；③工程师站：用于系统组态（如控制逻辑编程、I/O点配置）、参数下载及维护；④通信网络：连接各站，实现数据实时传输（常用冗余工业以太网，如Profinet）。四、综合题（共2题，每题10分，共20分）1.某化工厂反应釜温度控制系统出现以下故障现象：操作站显示温度值远低于实际值，且调节阀门（气开式）全开，但温度无上升趋势。试分析可能的故障原因及排查步骤。答案：可能原因：①温度检测元件故障：热电阻断路（显示负值或极低）、热电偶极性接反（显示偏低）、补偿导线短路（热电势减小）；②信号传输故障：温度变送器电源故障（无输出）、信号电缆接地（干扰导致信号衰减）；③调节阀故障：阀门卡涩（虽全开但实际未动作）、阀芯脱落（介质未流通）；④控制逻辑错误：DCS组态中温度信号量程设置错误（如将0-300℃设为0-100℃，显示值被压缩）。排查步骤：①现场测量温度检测元件的输出（如用万用表测热电阻阻值、热电偶毫伏值），确认是否与实际温度匹配；②检查温度变送器输出电流（正常应为4-20mA），若低于4mA可能电源或变送器故障；③检查调节阀实际开度（手动扳动执行机构，观察阀位反馈），确认是否与操作站显示一致；④查看DCS历史数据，确认故障是否突然发生（判断为硬件问题）或逐渐变化（可能为元件老化）；⑤验证控制逻辑组态，核对温度信号的量程、单位设置是否正确。2.设计一个化工精馏塔塔顶压力控制系统，要求：①选择合适的压力检测仪表；②确定控制仪表类型（气动/电动）；③说明调节阀气开/气关方式选择；④简述PID参数的调整原则。答案：①压力检测仪表：精馏塔塔顶压力通常为0.1-1.0MPa（表压），选择智能压力变送器（如罗斯蒙特3051），精度0.075级，支持HART通信，可同时测量压力和温度（用于密度补偿）；②控制仪表类型：选择电动DCS系统（如霍尼韦尔PKS），支持PID算法，响应速度快（≤500ms），便于与其他系统（如SIS）集成；③调节阀气开/气关方式：精馏塔需维持塔顶压力稳定，若仪表风中断（故障状态），应避免压力过高引发安全事故。塔顶压力过高时需通过放空阀泄压，因此放空阀应选择气开式（故障时关闭，防止介质泄漏）；若采用回流阀调节压力，回流阀应选择气关式（故障时全开，增加回流量降低压力）