2025年高职（应用化工技术）化工仪表及自动化综合试题及答案

2025年高职（应用化工技术）化工仪表及自动化综合试题及答案

（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：本大题共20小题，每小题2分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.化工自动化的主要内容不包括以下哪一项？A.自动检测B.自动控制C.自动保护D.自动制造2.以下哪种仪表属于压力测量仪表？A.热电偶B.热电阻C.弹簧管压力表D.浮筒液位计3.测量范围为0-10MPa的弹簧管压力表，其精度等级为1.5级，则该压力表的最大允许误差为？A.0.1MPaB.0.15MPaC.0.2MPaD.0.25MPa4.热电偶产生热电势的条件是？A.两热电极材料相同，两接点温度相同B.两热电极材料相同，两接点温度不同C.两热电极材料不同，两接点温度相同D.两热电极材料不同，两接点温度不同5.热电阻温度计是利用金属导体的什么特性来测量温度的？A.热电效应B.热阻效应C.热敏效应D.热膨胀效应6.以下哪种控制规律能消除余差？A.PB.PIC.PDD.PID7.比例度越大，比例控制作用越？A.强B.弱C.不变D.不确定8.积分时间越小，积分控制作用越？A.强B.弱C.不变D.不确定9.微分时间越大，微分控制作用越？A.强B.弱C.不变D.不确定10.被控对象的数学模型是指？A.被控对象的输入与输出之间的关系B.控制器的输入与输出之间的关系C.执行器作用于被控对象的关系D.测量变送环节的输入与输出之间的关系11.以下哪种方法不属于建立被控对象数学模型的方法？A.机理建模B.实验建模C.数值计算D.经验建模12.前馈控制系统是按照什么来进行控制的？A.干扰量的大小B.被控变量的大小C.给定值的大小D.偏差的大小13.串级控制系统中主控制器的作用是？A.克服主干扰B.克服副干扰C.稳定主变量D.稳定副变量14.均匀控制系统的目的是？A.使两个相互联系的变量都保持不变B.使两个相互联系的变量都在允许范围内缓慢变化C.使一个变量快速变化，另一个变量缓慢变化D.使两个变量都快速变化15.分程控制系统中，不同的调节阀在不同的信号范围内工作，其信号范围一般是？A.0-20mAB.4-20mAC.0-10VD.1-5V16.自动控制系统的过渡过程中，衰减振荡过程的衰减比一般为？A.1:1B.2:1-4:1C.10:1D.15:117.以下哪种仪表可用于流量测量？A.孔板流量计B.双金属温度计C.电磁流量计D.涡轮流量计18.调节阀的流量系数C值越大，调节阀的流通能力越？A.大B.小C.不变D.不确定19.气动执行器的输入信号一般为？A.0-20mAB.4-20mAC.0.02-0.1MPaD.0.04-0.2MPa20.电动执行器的输入信号一般为？A.0-20mAB.4-20mAC.0-10VD.以上都可以第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分，请将正确答案填写在题中的横线上。1.化工自动化是化工、炼油、电力、冶金等工业部门实现生产过程自动化的重要手段，它包括自动检测、自动控制、______和自动操纵等方面。2.压力检测仪表按其转换原理不同，可分为液柱式、弹性式、______和电测式四大类。3.热电偶的热电势由______电势和接触电势两部分组成。4.控制系统的过渡过程是指系统在______作用下，由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。5.调节阀的流量特性是指调节阀的______与______之间的关系。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分，请简要回答问题。1.简述化工自动化的意义。2.简述热电偶的工作原理。3.简述比例、积分、微分控制规律的特点。4.简述串级控制系统的工作原理及特点。（三）计算题（共15分）答题要求：本大题共2小题，请写出详细的计算过程和答案。1.已知某弹簧管压力表的量程为0-10MPa，精度等级为1.5级，求该压力表的允许误差。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，经过多长时间系统输出能达到稳态值的95%？（四）分析题（共15分）答题要求：本大题共3小题，请根据所给材料进行分析回答。材料：某化工生产过程中，需要对反应釜内的温度进行精确控制。目前采用的是单回路控制系统，但是在实际运行过程中，发现温度波动较大，影响产品质量。经过分析，发现主要原因是反应釜的进料流量不稳定，存在较大的干扰。1.请分析现有单回路控制系统不能有效控制温度的原因。2.针对进料流量干扰，你认为应采用何种控制方案来提高温度控制的精度？3.简述该控制方案的工作原理及优点。（五）设计题（共10分）答题要求：本大题共1小题，请根据要求进行设计。设计一个简单的液位控制系统，要求：当液位低于下限值时，打开进水阀进水；当液位高于上限值时，打开排水阀排水；液位在上下限之间时，进水阀和排水阀都关闭。请画出控制系统的原理图，并说明各组成部分的作用。答案：第I卷答案1.D2.C3.B4.D5.B6.D7.B8.A9.A10.A11.C12.A13.C14.B15.B16.B17.ACD18.A19.D20.D第II卷答案（一）填空题答案1.自动保护2.电气式3.温差4.输入信号5.相对流量；相对开度（二）简答题答案1.提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、确保生产安全等。2.两种不同成分的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。3.比例控制作用及时、快速，但有余差；积分控制作用能消除余差，但控制作用缓慢；微分控制作用能超前控制，改善系统的动态性能。4.串级控制系统是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去控制调节阀，以实现对主变量的定值控制。特点：对进入副回路的干扰有较强的克服能力；改善了对象的动态特性；提高了系统的工作频率；对负荷变化有一定的自适应能力。（三）计算题答案1.允许误差=量程×精度等级%=10×1.5%=0.15MPa2.根据PI控制规律的输出表达式：y(t)=Kp(1+1/Tit)e(t)，当系统输出达到稳态值的95%时，则有：0.95=1+1/Tit，已知Ti=0.5min，解得t=0.23min。（四）分析题答案1.单回路控制系统只对反应釜内温度进行控制，没有考虑进料流量干扰，当进料流量变化时，不能及时调整控制作用，导致温度波动大。2.可采用前馈-反馈控制系统，在前馈通道测量进料流量，根据流量变化提前调整控制作用，同时结合反馈控制对温度进行精确控制。3.工作原理：前馈控制器根据进料流量干扰信号产生控制作用，与反馈控制器的输出叠加后作用于执行器。优点：能及时克服主要干扰，提高系统的控制精度和