2025年热工仪表高级工试题库(附答案解析)

2025年热工仪表高级工试题库(附答案解析)一、选择题（每题2分，共20分）1.某智能压力变送器采用HART协议通信，当进行远程组态时，需确保（）。A.信号线上叠加2kHz正弦波调制信号B.电源电压低于12VDCC.通信波特率固定为9600bpsD.必须断开过程连接才能通信答案：A解析：HART协议通过在4-20mA信号线上叠加1200Hz和2200Hz的正弦波调制信号实现数字通信，电源需≥16.5VDC，波特率为1200bps，支持在线通信无需断开过程连接。2.热电偶测量高温时，若补偿导线极性接反，会导致（）。A.显示值偏高B.显示值偏低C.无输出信号D.周期性波动答案：B解析：补偿导线极性接反时，实际热电势为E(t,t0)-E(tc,t0)（tc为冷端温度），比正确接法的E(t,t0)+E(tc,t0)小，故显示值偏低。3.某差压式流量计设计参数：介质密度850kg/m³，最大流量120t/h时差压为80kPa。实际使用中介质密度变为900kg/m³，流量100t/h时，差压变送器输出电流约为（）。A.12.3mAB.14.5mAC.16.2mAD.18.7mA答案：B解析：差压与流量平方、密度成正比，原设计差压ΔP1=(Q1²×ρ1)/K，实际ΔP2=(Q2²×ρ2)/K。代入得ΔP2=ΔP1×(Q2²/Q1²)×(ρ2/ρ1)=80×(100²/120²)×(900/850)≈52.3kPa。输出电流I=4+16×(52.3/80)≈14.5mA。4.DCS系统中，冗余电源模块的切换时间应小于（）。A.1msB.10msC.100msD.1s答案：B解析：DCS电源冗余要求切换时间≤10ms，确保控制器不丢失数据或重启。5.热电阻三线制接法中，第三根导线的主要作用是（）。A.提供参考地电位B.补偿导线电阻随温度变化的影响C.实现电流回路隔离D.增强抗干扰能力答案：B解析：三线制通过将两根导线电阻分别接入电桥相邻桥臂，第三根导线接入电源端，利用电桥平衡原理抵消导线电阻随温度变化带来的误差。6.智能阀门定位器的反馈信号通常采用（）。A.电位器电阻信号B.磁阻传感器数字信号C.电容式位移信号D.电感式位移信号答案：B解析：现代智能定位器多采用磁阻或霍尔传感器检测阀杆位移，输出数字信号至微处理器，相比传统电位器更耐磨损、精度更高。7.校验0.5级压力变送器（量程0-1.6MPa）时，标准表的精度等级应不低于（）。A.0.1级B.0.2级C.0.5级D.1.0级答案：A解析：根据JJG882-2019规程，被校表精度等级为0.5级时，标准表精度应至少为被校表的1/5，即0.1级。8.锅炉汽包水位测量中，采用双室平衡容器时，当环境温度升高，水位显示值会（）。A.偏高B.偏低C.不变D.先高后低答案：B解析：环境温度升高会导致正压侧冷凝水密度减小，平衡容器输出差压ΔP=ρ冷×g×h-ρ汽×g×H，ρ冷减小使ΔP减小，对应水位显示值偏低。9.工业物联网中，热工仪表的边缘计算功能主要用于（）。A.数据远传至云端B.实时处理本地数据并输出决策C.存储历史数据D.与上位机通信答案：B解析：边缘计算通过仪表内置的微处理器实时分析采集数据，完成超限报警、趋势预测等本地决策，减少云端计算压力。10.校验热电偶时，若参考端温度为30℃，而仪表未进行补偿，测量端温度为500℃时，仪表显示值约为（）（K型热电偶分度表：E(500,0)=20.64mV，E(30,0)=1.20mV）。A.470℃B.500℃C.530℃D.440℃答案：A解析：未补偿时，仪表测量的热电势为E(500,30)=E(500,0)-E(30,0)=20.64-1.20=19.44mV。查分度表，19.44mV对应的温度约为470℃。二、判断题（每题1分，共10分）1.压力变送器的量程迁移会改变其基本误差的绝对值。（）答案：×解析：基本误差以量程的百分比表示，迁移后量程范围改变但精度等级不变，故基本误差绝对值随量程变化而变化，但相对误差不变。2.热电阻的三线制接法可以完全消除导线电阻的影响。（）答案：×解析：三线制只能补偿导线电阻的变化量，若导线电阻本身存在差异（如长度不同），仍会引入误差。3.智能仪表的自诊断功能包括检测传感器故障、电源异常和软件错误。（）答案：√解析：现代智能仪表通过内置算法监测输入信号合理性、电源电压、程序运行状态，实现多维度自诊断。4.DCS系统的接地电阻应小于4Ω，本安系统接地电阻应小于1Ω。（）答案：√解析：根据GB/T20438-2017，DCS保护接地≤4Ω，本安系统独立接地≤1Ω。5.电磁流量计可以测量气体流量。（）答案：×解析：电磁流量计基于法拉第电磁感应定律，要求介质为导电液体（电导率≥5μS/cm），无法测量气体或非导电液体。6.热电偶的热电势大小与热电极的材料长度有关。（）答案：×解析：热电势仅与热电极材料和两端温度有关，与长度、直径无关。7.校验差压变送器时，正负压室同时加压可以检测其静压影响。（）答案：√解析：静压影响测试需在正负压室施加相同静压（如10MPa），观察输出变化是否符合技术要求。8.无线HART协议采用跳频扩频技术，抗干扰能力优于传统HART。（）答案：√解析：无线HART使用2.4GHzISM频段，支持15个跳频信道，相比有线HART抗电磁干扰能力更强。9.氧化锆氧量计的测量精度受烟气温度影响，需内置温度补偿。（）答案：√解析：氧化锆的能斯特方程与温度直接相关，必须通过恒温控制或温度传感器补偿才能保证精度。10.热工保护系统的输入信号应优先采用硬接线，避免通过通信模块传输。（）答案：√解析：硬接线信号可靠性高于通信信号，保护系统需满足“故障安全”原则，故关键信号应直接接入I/O模块。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述智能压力变送器与传统模拟变送器的主要区别。答案：①输出信号：智能变送器支持4-20mA+HART/Profibus等数字通信，传统仅4-20mA；②功能：智能型具备自诊断、量程远程修改、非线性补偿等；③精度：智能型通过数字校准可达0.075级，传统多为0.2级；④配置：支持手持终端或上位机软件组态，传统需现场调整电位器。2.说明锅炉汽包水位三冲量控制系统的组成及各冲量作用。答案：组成：水位信号（主冲量）、蒸汽流量（前馈冲量）、给水流量（反馈冲量）。作用：主冲量反映汽包实际水位；蒸汽流量补偿“虚假水位”现象（蒸汽流量增加时水位先升后降）；给水流量克服给水压力波动对水位的影响，构成闭环控制。3.如何判断热电阻测量回路存在接触不良故障？答案：①观察显示值：无规律跳变或突然变为最大值（断路）、最小值（短路）；②万用表测量：断电后测热电阻阻值，与温度对应值对比；通电时测电压，接触不良会导致电压波动；③敲击法：轻敲接线端子，若显示值变化明显，说明接点松动；④替换法：更换同型号热电阻或延长线，若故障消失则确认原部件问题。4.简述DCS系统信号隔离的主要目的及常用隔离方式。答案：目的：防止不同回路间的地电位差、电磁干扰通过信号线路耦合，避免设备损坏或测量误差。常用方式：①光电隔离：通过光耦隔离输入输出电路；②变压器隔离：用于交流信号；③电容隔离：用于高频信号；④数字隔离：通过数字信号转换实现隔离（如RS485隔离模块）。5.校验0-100kPa、0.2级压力变送器时，需哪些标准设备？简述校验步骤。答案：标准设备：0.05级活塞式压力计（或数字压力校验仪）、24VDC电源、高精度万用表（0.01级）。校验步骤：①连接设备：压力源接变送器正压室，万用表测输出电流；②通电预热15min；③零点校准：加压0kPa，调整零点使输出4.000mA；④量程校准：加压100kPa，调整量程使输出20.000mA；⑤五点校验：0%、25%、50%、75%、100%量程，记录各点输入压力和输出电流；⑥计算误差：基本误差=（实测值-理论值）/量程×100%，应≤±0.2%；⑦回差校验：降压过程重复⑤，回差应≤0.2%量程；⑧记录数据，出具校验报告。四、计算题（每题8分，共24分）1.某Pt100热电阻在0℃时阻值100Ω，100℃时138.5Ω，采用二线制接法，每根导线电阻5Ω。当测量温度为200℃时（Pt100分度表：200℃对应175.86Ω），若仪表按三线制算法（仅补偿一根导线电阻）计算，显示温度是多少？（假设电阻-温度呈线性关系）解：二线制实测总电阻R=Rt+2R线=175.86+2×5=185.86Ω仪表按三线制算法计算时，认为R=Rt+R线，故计算Rt=185.86-5=180.86Ω温度系数α=(138.5-100)/(100-0)=0.385Ω/℃显示温度t=(180.86-100)/0.385≈209.9℃答案：约210℃2.某涡街流量计标定介质为空气（密度1.2kg/m³），量程0-500m³/h（标况），输出4-20mA。实际测量蒸汽（密度5kg/m³，标况），当输出电流为16mA时，实际体积流量（标况）是多少？解：涡街流量计频率与体积流量成正比，电流与体积流量成正比（线性输出）。16mA对应量程的(16-4)/16=75%，即标定体积流量Q标=500×75%=375m³/h（空气）质量流量m=ρ标×Q标=1.2×375=450kg/h实际测量蒸汽时，质量流量不变，m=ρ实×Q实Q实=m/ρ实=450/5=90m³/h（标况）答案：90m³/h（标况）3.某PID控制器参数：比例带δ=50%，积分时间Ti=2min，微分时间Td=0.5min。当输入阶跃偏差10%（量程）时，输出初始变化量、1min后输出总量各是多少？解：比例系数Kp=1/δ=2初始输出变化（仅比例作用）：Δu_p=Kp×e=2×10%=20%积分作用输出：Δu_i=(Kp/Ti)×e×t=(2/2)×10%×1=10%微分作用输出（阶跃输入时初始微分输出最大，1min后微分作用衰减）：Δu_d=Kp×Td×(de/dt)，阶跃输入de/dt→∞，但实际控制器微分输出受限，通常忽略稳态后微分作用。1min后总输出：Δu=Δu_p+Δu_i=20%+10%=30%答案：初始变化20%，1min后总量30%五、综合分析题（每题8分，共16分）1.某电厂主蒸汽温度控制系统（串级控制，主对象为过热器，副对象为减温器）出现以下现象：主控制器输出稳定，但副控制器输出频繁波动，减温水调节阀开度随之大幅变化，主蒸汽温度基本稳定。试分析可能原因及排查步骤。答案：可能原因：①副回路测量信号（减温器出口温度）干扰大，如热电阻接线松动、补偿导线接地；②副控制器参数设置不当（比例带过小、积分时间过短）导致振荡；③减温水调节阀机械卡涩，阀位反馈与实际开度不一致，引发副控制器误动作；④副对象特性变化（如减温器结垢），导致副回路动态特性改变，控制器参数不匹配。排查步骤：①检查副回路温度传感器：用万用表测热电阻阻值是否稳定，检查接线端子是否紧固，更换补偿导线测试；②观察副控制器输出与调节阀开度的对应关系：手动操作副控制器，检查阀位是否线性变化，确认是否存在卡涩；③检查副控制器参数：对比设计值，适当增大比例带、延长积分时间，观察波动是否减小；④分析减温器运行状况：查看历史数据，确认减温器出口温度与减温水量的关系是否出现非线性，必要时进行特性测试。2.某化工装置压力变送器（量程0-10MPa，4-20mA输出）显示值比现场压力表（0-10MPa，1.0级）低0.5MPa，且随压力升高偏差逐渐增大。试分析可能故障原因，并设计验证方案。答案：可能原因：①压力变送器量程设置错误（如实际量程设为0-9MPa）；②变送器传感器线性度超差（如压阻式传感器老化导致非线性）；③信号传输线路问题（如电缆绝缘下降，存在漏电导致电流分流）；④现场压力表误差（如未定期校验，弹