2025年大学化学工程与工艺（化工仪表及自动化）试题及答案

2025年大学化学工程与工艺（化工仪表及自动化）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共20题，每题2分)1.化工仪表及自动化中，检测仪表的基本组成部分不包括以下哪一项？（）A.传感器B.变换器C.显示装置D.执行机构2.以下哪种仪表不属于压力测量仪表？（）A.弹簧管压力表B.差压变送器C.热电偶温度计D.电容式压力传感器3.在流量测量中，属于速度式流量计的是（）。A.孔板流量计B.椭圆齿轮流量计C.涡轮流量计D.转子流量计4.热电偶温度计利用的是（）效应。A.热电B.光电C.压电D.磁电5.以下关于自动化控制系统的说法，错误的是（）。A.开环控制系统没有反馈环节B.闭环控制系统能自动纠正偏差C.前馈控制系统是基于偏差进行控制的D.串级控制系统有主、副两个控制器6.气动执行器的主要组成部分不包括（）。A.执行机构B.控制机构C.阀门定位器D.放大器7.电动执行器的输出特性不包括（）。A.直线B.对数C.抛物线D.快开8.自动控制系统中，被控对象是指（）。A.被控制的生产过程或设备B.控制器C.测量变送装置D.执行器9.控制系统的过渡过程中，衰减振荡过程的衰减比一般要求为（）。A.1:1B.2:1-4:1C.10:1D.1:210.以下哪种控制规律能消除余差？（）A.PB.PIC.PDD.PID11.仪表的精度等级是根据仪表的（）来划分的。A.最大绝对误差B.相对百分误差C.引用误差D.基本误差12.以下关于传感器的说法，正确的是（）。A.传感器只能测量物理量B.传感器的输出信号都是电信号C.传感器是将非电量转换为电量的装置D.传感器不需要进行校准13.在化工生产中，用于测量液位的仪表有多种，其中浮筒液位计属于（）。A.直读式液位计B.差压式液位计C.浮力式液位计D.电容式液位计14.以下哪种仪表可用于测量气体的成分？（）A.热电阻温度计B.气相色谱仪C.超声波流量计D.液位计15.自动化控制系统中，控制器的作用是（）。A.接受测量变送环节的信号，与给定值比较得出偏差B.执行控制信号，改变被控变量C.测量被控变量的大小D.将被控变量转换为标准信号16.以下关于调节阀的说法，错误的是（）。A.调节阀是控制系统的执行器B.调节阀的流量特性会影响控制系统的控制质量C.调节阀的气开、气关形式是根据工艺要求确定的D.调节阀不需要进行维护17.在控制系统的方块图中，信号线的箭头表示（）。A.信号的传递方向B.信号的大小C.信号的类型D.信号的变化速度18.以下哪种控制算法不属于先进控制算法？（）A.模糊控制B.神经网络控制C.PID控制D.预测控制19.化工仪表及自动化中，安全仪表系统的作用是（）。A.保证生产过程的正常运行B.提高生产效率C.保障人员和设备的安全D.降低生产成本20.以下关于仪表选型的原则，错误的是（）。A.根据工艺要求选择合适的仪表类型B.仪表的精度越高越好C.考虑仪表的可靠性和稳定性D.仪表的量程应满足测量要求第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（每题2分，共10分）1.化工仪表及自动化的主要任务是对化工生产过程中的各种（）进行测量、显示、控制和调节。2.压力检测仪表按其工作原理可分为（）、（）、（）等类型。3.流量测量仪表按其测量原理可分为（）、（）、（）等类型。4.自动控制系统按其结构可分为（）、（）、（）等系统。5.执行器按其能源形式可分为（）、（）、（）等类型。（二）简答题（每题10分，共20分）1.简述热电偶温度计的工作原理及优点。2.简述自动化控制系统中开环控制、闭环控制和前馈控制的特点及适用场合。（三）计算题（每题10分，共20分）1.已知某弹簧管压力表的量程为0-1.6MPa，精度等级为1.5级，求该仪表的允许误差。2.某控制系统采用PI控制规律，比例度为50%，积分时间为0.5min，当输入一个阶跃信号后，被控变量从初始值100变化到120，试计算控制器的输出变化量。（四）案例分析题（每题10分，共10分）材料：在某化工生产过程中，采用了一个温度控制系统来控制反应釜内的温度。该系统采用热电偶温度计测量温度，通过PID控制器进行控制，调节阀调节加热蒸汽的流量。一段时间后，发现反应釜内温度波动较大，超出了工艺要求的范围。问题：请分析可能导致温度波动大的原因，并提出相应的解决措施。（五）设计题（每题10分，共10分）材料：某化工生产工艺要求对一个储液罐内的液位进行精确控制，液位范围为0-5m，当液位低于1m时，启动进料泵进料；当液位高于4m时，停止进料泵进料。问题：请设计一个简单的液位控制系统，画出控制系统的方块图，并说明各组成部分的作用。答案：1.D2.C3.C4.A5.C6.D7.C8.A9.B10.D11.C12.C13.C14.B15.A16.D17.A18.C19.C20.B填空题答案：1.参数2.液柱式、弹性式、电气式3.速度式、容积式、质量式4.开环控制系统、闭环控制系统、前馈控制系统5.气动执行器、电动执行器、液动执行器简答题答案：1.热电偶温度计的工作原理是基于热电效应，即两种不同材料的导体组成闭合回路，当两接点温度不同时，回路中就会产生热电势。优点：测量精度高、结构简单、动态响应好、可测量高温等。2.开环控制特点：无反馈，结构简单，成本低；适用于简单、扰动小的场合。闭环控制特点：有反馈，能自动纠正偏差；适用于各种需要精确控制的场合。前馈控制特点：基于扰动进行控制，能及时克服扰动影响；适用于扰动可测且变化频繁的场合。计算题答案：1.允许误差=量程×精度等级%=1.6×1.5%=0.024MPa。2.首先计算比例作用输出变化量：ΔPp=Kp×e0=2×(120-100)=40。然后计算积分作用输出变化量：ΔPi=Ki×∫e0dt=4×(120-100)×0.5=40。控制器输出变化量=ΔPp+ΔPi=80。案例分析题答案：原因可能有：热电偶损坏、PID参数设置不合理、调节阀故障、加热蒸汽压力波动等。解决措施：检查热电偶是否正常工作，重新整定P