2025年【化工自动化控制仪表】考试题及答案

2025年【化工自动化控制仪表】考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某化工反应釜需测量-50kPa~300kPa的压力，选用量程为-100kPa~500kPa的压力变送器，其测量范围是（）。A.-100kPa~500kPaB.-50kPa~300kPaC.0kPa~500kPaD.-100kPa~300kPa答案：B2.关于热电阻温度传感器，下列说法错误的是（）。A.铂热电阻适用于高温测量（-200℃~850℃）B.铜热电阻成本低，适用于-50℃~150℃场景C.热电阻需采用三线制或四线制接线以减小导线电阻影响D.热电阻输出信号为毫伏级电压信号答案：D3.某电磁流量计口径为DN100，测量导电液体（电导率＞5μS/cm），当流量为50m³/h时，传感器输出电流为（）（假设4~20mA对应0~100m³/h）。A.8mAB.12mAC.16mAD.20mA答案：B（计算：(50/100)(20-4)+4=12mA）4.集散控制系统（DCS）中，现场控制站的核心功能是（）。A.人机交互B.数据通信C.实时控制运算D.历史数据存储答案：C5.某PID控制器输入为偏差e(t)=SP-PV，当PV阶跃上升超过SP时，比例作用输出的变化方向是（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B（比例作用输出与偏差成反比，PV＞SP时偏差为负，输出减小）6.关于双法兰液位计的安装，下列要求错误的是（）。A.正负法兰中心距应等于最高与最低液位差B.毛细管应避免急弯或受机械应力C.介质密度变化会影响测量精度D.需进行零点迁移补偿安装高度差答案：C（双法兰液位计通过毛细管内填充液传递压力，测量与介质密度无关）7.工业现场常用的HART协议属于（）。A.数字量单向通信协议B.模拟量+数字量双向通信协议C.全数字现场总线协议D.工业以太网协议答案：B8.某温度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.积分时间太大C.微分时间太小D.设定值波动答案：A（比例度过小会导致系统稳定性下降，出现等幅振荡）9.用于腐蚀性气体测量的压力变送器，其隔离膜片材料应选用（）。A.316L不锈钢B.哈氏合金C.普通碳钢D.铜合金答案：B（哈氏合金耐腐蚀性优于316L，适用于强腐蚀介质）10.超声波液位计测量时，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.信号衰减无回波D.无影响答案：C（泡沫会吸收超声波能量，导致回波信号弱或丢失）11.某智能阀门定位器输出信号为4~20mA，对应阀门开度0%~100%。当输入信号为12mA时，阀门开度为（）。A.25%B.50%C.75%D.100%答案：B（(12-4)/(20-4)=50%）12.关于涡轮流量计的使用，下列说法正确的是（）。A.适用于高粘度液体测量B.需前后直管段保证流场稳定C.测量精度与介质密度无关D.可测量非导电液体答案：B（涡轮流量计对流速分布敏感，需前后直管段；适用于低粘度清洁液体）13.下列哪种仪表属于接触式测温仪表（）。A.红外测温仪B.辐射温度计C.双金属温度计D.比色温度计答案：C14.某控制系统要求响应速度快、无余差，应选择（）控制规律。A.PB.PIC.PDD.PID答案：D（PID兼顾比例快速性、积分消除余差、微分预测干扰）15.工业互联网场景下，仪表数据上云需解决的关键问题是（）。A.提高测量精度B.增强通信安全性C.增大仪表量程D.降低制造成本答案：B（工业数据上云需防范网络攻击，保障数据传输与存储安全）二、填空题（每空1分，共20分）1.仪表的精度等级是根据（引用误差）来划分的，某0.5级仪表量程为0~100℃，其最大绝对误差为（±0.5℃）。2.热电偶测温时需进行（冷端温度补偿），常用方法有（补偿导线法）、（冷端恒温法）和（电桥补偿法）。3.差压式流量计的标准节流装置包括（孔板）、（喷嘴）和（文丘里管），其测量原理基于（伯努利方程）和（连续性方程）。4.DCS系统的三层结构为（现场控制层）、（过程监控层）和（生产管理层）。5.调节阀的流量特性有（直线）、（等百分比）、（快开）和（抛物线）四种，其中（等百分比）特性适用于负荷变化大的场合。6.智能仪表的核心部件是（微处理器），其具备（自诊断）、（数据存储）和（通信）功能。7.对于大滞后过程，可采用（史密斯预估器）或（模糊控制）等先进控制策略改善控制效果。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.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。（√）2.电磁流量计可以测量气体流量。（×）（只能测导电液体）3.积分控制作用能消除余差，但会延长过渡过程时间。（√）4.双金属温度计的测量范围一般为-80℃~600℃。（√）5.气动调节阀的执行机构输出力比电动执行机构大。（√）（气动推力大，适合大口径阀门）6.热电阻的电阻值随温度升高而减小。（×）（金属热电阻阻值随温度升高而增大）7.超声波物位计不能用于真空环境测量。（√）（超声波需介质传播，真空无介质）8.仪表的防护等级IP65表示防尘等级6（完全防尘），防水等级5（防喷水）。（√）9.串级控制系统中，主控制器的输出作为副控制器的设定值。（√）10.工业仪表校验时，只需进行量程校准，无需检查零点。（×）（需同时校准零点和量程）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述涡街流量计的工作原理及适用场景。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时，两侧交替产生漩涡，漩涡频率与流速成正比。通过检测漩涡频率可计算流量。适用于清洁、低粘度的液体、气体和蒸汽测量，如空气、水、过热蒸汽等，不适用于高粘度或含杂质的介质。2.分析气动调节阀“振荡”故障的可能原因及处理方法。答案：可能原因：①阀门定位器反馈杆松动或反馈信号不稳定；②执行机构气源压力波动；③调节阀口径过大，工作在小开度区域；④介质压力或流量波动大，产生流体振动。处理方法：①检查定位器反馈机构，紧固松动部件；②稳定气源压力，增设稳压装置；③更换小口径调节阀或安装限流孔板；④优化工艺流程，减少介质参数波动。3.对比分析热电偶与热电阻的优缺点。答案：热电偶优点：测量范围宽（-200℃~2000℃），响应快，适用于高温；结构简单，可制成铠装形式。缺点：需要冷端补偿，输出信号小（mV级），需配信号放大器；精度较低（一般0.5级）。热电阻优点：精度高（0.1级~0.5级），输出信号大（电阻变化）；稳定性好。缺点：测量范围较窄（-200℃~850℃），需三线/四线制接线；不适用于高温环境。4.简述如何通过DCS实现联锁保护功能，并说明其与常规继电器联锁的区别。答案：DCS实现联锁保护的步骤：①在工程组态软件中定义联锁条件（如温度＞150℃、压力＜0.1MPa）；②配置联锁动作（如关闭阀门、触发报警）；③设置联锁优先级和复位方式（自动/手动）；④下载组态到现场控制站，实时监测变量并执行逻辑。与继电器联锁的区别：DCS联锁通过软件逻辑实现，灵活性高，可在线修改；具备历史记录和报警功能；可靠性依赖冗余设计；继电器联锁通过硬件回路实现，响应速度快但修改困难，维护成本高。5.说明智能仪表相比传统模拟仪表的优势。答案：①数字化输出：支持HART、Modbus等协议，可远程读取参数和诊断信息；②自诊断功能：能检测传感器故障、线路断路/短路等，提高维护效率；③多功能集成：可实现温度补偿、线性化处理、累积计算等，减少外部设备；④更高精度：通过软件校准和补偿，降低环境干扰影响；⑤远程配置：可通过上位机修改量程、单位等参数，无需现场操作。五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某化工厂聚合釜需设计一套温度控制系统，工艺要求：温度控制范围80℃~120℃，控制精度±1℃，介质为高粘度易燃液体，釜内有搅拌装置。请完成以下设计：（1）选择温度检测仪表并说明理由；（2）确定执行器类型（气动/电动）及调节阀流量特性；（3）画出简单控制系统方框图（标注各环节名称）。答案：（1）检测仪表选择铠装铂热电阻（PT100）：铂热电阻精度高（0.1级），适用于中温范围（-200℃~850℃）；铠装结构耐振动（搅拌影响），防腐蚀（易燃液体可能含腐蚀性成分）；输出电阻信号稳定，便于DCS采集。（2）执行器选择气动调节阀：气动执行机构安全性高（无电火花），适合易燃环境；输出推力大，可克服高粘度介质的流动阻力。调节阀流量特性选等百分比特性：聚合反应放热随温度升高加剧，等百分比特性在小开度时流量变化小（精细调节），大开度时流量变化大（快速响应），符合温度控制需求。（3）控制系统方框图：设定值（SP）→控制器（PID）→执行器（气动调节阀）→聚合釜（被控对象）→温度（PV）→温度变送器（铂热电阻+信号转换）→反馈至控制器。2.某炼油厂常减压装置减压塔液位控制系统投用后，出现液位波动大、调节不及时的问题。现场检查发现：①双法兰液位计毛细管有局部弯曲；②DCS显示液位信号跳变；③调节阀动作频繁但开度变化小。分析可能原因并提出解决措施。答案：可能原因分析：①毛细管弯曲：毛细管受机械应力导致内部填充液流动受阻，压力传递延迟，液位信号滞后或波动；②信号跳变：可能是双法兰液位计接线端子松动、屏蔽不良（电磁干扰），或DCS输入卡件故障；③调