仪表工面试题目及答案

仪表工面试题目及答案问：压力仪表按工作原理可分为哪几类？各类的典型代表及测量范围是什么？答：压力仪表按工作原理主要分为四类。第一类是液柱式压力计，利用液体静力学原理，典型代表为U型管压力计、单管压力计和斜管压力计，适用于测量低压或微压，量程通常在0-10kPa以内。第二类是弹性式压力计，依靠弹性元件（如弹簧管、膜片、波纹管）的形变测量压力，典型产品有弹簧管压力表（量程0-100MPa）、膜片压力表（0-2.5MPa），广泛用于工业现场中压测量。第三类是活塞式压力计，通过砝码重量与被测压力平衡原理工作，属于标准计量器具，精度可达0.02级，量程一般在0.05-250MPa，主要用于校验其他压力仪表。第四类是电气式压力计，将压力转换为电信号（如应变电阻、电容、压电效应），典型如扩散硅压力传感器（0-60MPa）、电容式压力变送器（0-40kPa至0-100MPa），输出4-20mA信号，适用于远传和自动化控制系统。问：差压式流量计的测量原理是什么？影响其测量精度的主要因素有哪些？答：差压式流量计基于伯努利方程和流体连续性方程，通过测量流体流经节流装置（如孔板、喷嘴、文丘里管）时产生的差压来计算流量。其基本公式为Q=K√ΔP，其中K为仪表系数（与节流件尺寸、流体密度、管道直径等有关），ΔP为节流件前后的差压值。影响测量精度的主要因素包括：（1）节流装置安装误差，如孔板方向装反、前后直管段长度不足（一般要求前10D后5D）；（2）流体特性变化，如温度、压力波动导致密度变化未补偿；（3）差压变送器零点漂移或量程选择不当（量程比通常不超过4:1）；（4）导压管堵塞或积液（气体介质导压管应向下倾斜，液体介质向上倾斜，坡度≥1:10）；（5）流体雷诺数低于临界值，导致流量系数K不稳定（需确保雷诺数Re≥10⁴）；（6）节流件磨损（如孔板锐角变钝）或结垢，改变流通面积。问：电磁流量计显示值波动大，可能的原因有哪些？请列出排查步骤。答：可能原因包括：（1）被测介质波动，如管道内存在气泡、非满管或流速剧烈变化；（2）电极表面被介质污染（如油脂、结垢）或腐蚀，导致信号采集异常；（3）接地不良，电磁干扰（如附近有大功率电机、变频器）引入噪声；（4）转换器参数设置错误（如量程、介质电导率设置不符）；（5）电缆绝缘下降或屏蔽层破损，信号传输受干扰；（6）励磁线圈故障（如匝间短路）导致磁场不稳定。排查步骤：（1）观察工艺状态，确认管道是否满管、介质是否含气（可通过敲击管道或查看上游泵运行情况判断），若含气需在流量计上游加装排气阀；（2）关闭阀门使介质静止，检查显示是否仍波动（若静止时稳定，多为介质流动问题；若仍波动，可能是电气问题）；（3）断开传感器与转换器连接，用万用表测量电极间电阻（正常应为几kΩ至几十kΩ，若为无穷大或接近0，可能电极脱落或短路）；（4）检查接地系统，确保传感器接地端与工艺管道等电位（接地电阻应≤10Ω），必要时单独设置接地极；（5）用示波器监测转换器输出信号，观察是否有高频干扰（若有，需检查电缆屏蔽层是否单端接地，远离动力电缆）；（6）重新校验转换器参数，对比介质实际电导率（电磁流量计要求介质电导率≥5μS/cm，纯水需选用电容式电磁流量计）；（7）拆检传感器，清理电极表面（可用软毛刷蘸稀酸清洗，避免刮伤），检查衬里是否磨损（如聚四氟乙烯衬里出现裂纹需更换）。问：温度仪表中，热电阻与热电偶的工作原理有何本质区别？实际选型时需重点考虑哪些因素？答：热电阻基于金属或半导体的电阻随温度变化的特性（如Pt100铂电阻，0℃时电阻100Ω，温度系数约0.00385Ω/℃），属于被动式测温元件，需外接恒流源激励；热电偶基于塞贝克效应，两种不同材料的导体两端形成温差时产生热电势（如K型热电偶，分度号为镍铬-镍硅，100℃时热电势约4.095mV），属于主动式测温元件，输出热电势与两端温度差成正比。选型时需考虑：（1）温度范围：热电阻适用于中低温（-200℃至850℃），热电偶适用于中高温（0℃至1800℃，如B型热电偶可测1600℃）；（2）精度要求：热电阻精度更高（Pt100A级精度±0.15℃），热电偶一般±1℃至±2.5℃（特殊型号如S型精度±0.5℃）；（3）环境适应性：热电阻在强磁场环境易受干扰（需选屏蔽电缆），热电偶需考虑冷端补偿（现场可采用一体化温度变送器内置补偿电路）；（4）安装方式：热电阻响应较慢（时间常数约30s），适合静态或缓变温度测量；热电偶响应快（时间常数约5s），适合动态温度监测；（5）介质特性：腐蚀性环境需选防腐型（如316L保护管），高压场合需用铠装式（外径Φ3-Φ8mm，耐压30MPa）；（6）成本：热电阻价格较低（普通Pt100约200元），热电偶（如S型需1000元以上）因材料（铂铑合金）昂贵成本更高。问：简述气动调节阀的日常维护内容及常见故障处理方法。答：日常维护内容包括：（1）外观检查：阀体、膜头是否泄漏（肥皂水检测），支架、阀杆是否变形；（2）密封性测试：关闭上下游阀门，通入0.4MPa压缩空气，检查填料函、膜片（膜头漏气会导致阀位波动）；（3）动作试验：输入4-20mA信号（或0.02-0.1MPa气信号），观察阀位是否线性动作（行程偏差应≤5%），有无卡滞（可手动盘动阀杆判断）；（4）定位器校准：用标准信号源输入，检查输出气压与阀位对应关系（零点误差≤1%，量程误差≤1%）；（5）润滑保养：对传动部件（如齿轮、轴套）添加硅基润滑脂，防止锈蚀；（6）环境清理：清除膜头透气孔堵塞物（避免积水结冰），检查保温伴热（低温环境需投用，防止气源水结冰）。常见故障及处理：（1）阀位不动作：可能气源压力不足（检查空压机，确保≥0.5MPa）、膜片破裂（更换膜片）、阀杆卡滞（拆解清洗，检查导向套是否磨损）；（2）阀位波动大：定位器反馈杆松动（重新固定）、反馈弹簧疲劳（更换弹簧）、气源带水（加装空气过滤器，排水阀定期排水）；（3）泄漏量超标：阀座密封面磨损（研磨或堆焊修复）、阀芯与阀座不对中（调整执行机构安装位置）、软密封（如聚四氟乙烯）老化（更换密封件）；（4）动作迟缓：填料压盖过紧（适当放松，以阀杆能手动拉动且无明显泄漏为准）、定位器喷嘴堵塞（用压缩空气吹扫）、反馈连杆间隙过大（调整间隙≤0.5mm）。问：在爆炸性危险区域（如石化装置区）安装仪表时，需重点注意哪些防爆相关要求？答：需遵循GB3836《爆炸性环境》系列标准，重点注意：（1）防爆等级匹配：根据危险区域划分（0区、1区、2区）和爆炸性气体组别（如ⅡA、ⅡB、ⅡC）、温度组别（T1-T6）选择仪表防爆标志（如ExdⅡBT4Gb表示隔爆型，适用于ⅡB类气体，最高表面温度≤135℃）；（2）防爆结构处理：隔爆型仪表（Exd）需检查外壳无裂纹（接合面间隙≤0.15mm，宽度≥12.5mm），增安型（Exe）需确保接线盒内导线连接无火花（导线截面≥1.5mm²，接线端子力矩≥4N·m）；（3）接地要求：仪表外壳、穿线管、电缆桥架需可靠接地（接地电阻≤4Ω），本质安全型（Exia）仪表需配安全栅（齐纳式或隔离式），且本安回路与非本安回路电缆分开敷设（间距≥150mm）；（4）电缆引入装置：使用防爆格兰头（填料函），填充密封胶泥（直径与电缆外径匹配，误差≤1mm），禁止多根电缆共用一个引入装置；（5）线路防护：爆炸区域内电缆应穿镀锌钢管（壁厚≥2mm），钢管连接处用防爆活接头，转弯处用防爆弯头；（6）标识管理：仪表本体需有清晰的防爆标志铭牌，接线盒需标注“Ex”标识，施工记录需包含防爆设备编号、检验证书号（需提供防爆合格证）。问：请描述一次你独立完成的仪表改造项目，包括背景、实施步骤、遇到的问题及解决方法。答：某化工厂合成氨装置原使用气动差压变送器测量蒸汽流量，因系统升级需接入DCS，需将其改造为智能电动差压变送器。背景：原气动表输出0.02-0.1MPa气信号，无法远传，且零点漂移频繁（每月需校准2-3次），影响流量累积精度。实施步骤：（1）前期调研：确认原管道参数（DN200，最大流量80t/h），选择E+H公司的800系列差压变送器（量程0-16kPa，输出4-20mA+HART），配套孔板（β=0.6，符合GB/T2624标准）；（2）设计图纸：绘制安装示意图（确定取压口位置，上游5D、下游3D直管段），标注电缆路径（从变送器到DCS柜，长度约80m，选用屏蔽电缆KVVP-2×1.5mm²）；（3）施工准备：办理动火票（管道内有高压蒸汽，需排空降压至0.1MPa以下），准备工具（液压扭矩扳手、万用表、HART手操器）；（4）拆除旧表：关闭上下游截止阀，打开平衡阀，释放导压管内压力（确认压力表显示0MPa），拆卸气动表及导压管（原导压管为Φ14×2无缝钢管，需保留用于新表安装）；（5）安装新表：安装变送器支架（水平度偏差≤2mm），连接导压管（正负压室标记与管道流向一致），用扭矩扳手紧固接头（力矩15N·m，防止泄漏）；（6）接线调试：将电缆屏蔽层单端接地（DCS柜侧），用HART手操器配置参数（量程0-16kPa，介质密度2.5kg/m³，开方输出），通入4mA信号检查零点（显示0t/h），通入20mA信号检查满度（显示80t/h）；（7）投用测试：缓慢打开上游阀，待导压管充满介质后打开下游阀，关闭平衡阀，观察DCS显示值与现场表头一致（误差≤0.5%），连续运行24小时无漂移。遇到的问题及解决：（1）导压管内存有冷凝水，导致差压波动（打开排污阀排净积水，加装伴热带保温，防止蒸汽冷凝）；（2）HART通信失败（检查手操器电源，更换电池后恢复；确认电缆屏蔽层未双端接地，避免地电位差干扰）；（3）DCS显示值偏低（核对孔板计算书，发现原孔板β值为0.62，与设计图纸不符，重新计算量程为0-18kPa，调整变送器量程后正常）。问：智能仪表（如带HART协议的变送器）与DCS系统通信时，如何进行参数配置和故障诊断？答：参数配置步骤：（1）物理连接：使用HART通信电缆（屏蔽双绞线，特性阻抗120Ω，长度≤3000m），在变送器电源回路并联HART手操器或通信模块（需确保回路总电阻≥250Ω，满足HART通信电压要求）；（2）设备识别：通过DCS系统的HART通信卡件（如横河CS3000的FF/HS通信模件）扫描设备地址（默认0，可设置1-15），读取设备描述文件（DD文件，需提前导入DCS数据库）；（3）基本参数设置：通过手操器或DCS组态软件设置量程（如压力0-10MPa）、单位（bar）、输出模式（线性/开方）、阻尼时间（通常3-5s）；（4）高级参数设置：配置传感器信息（如Pt100型号B级）、故障安全模式（输出3.8mA或21mA）、通信速率（默认1200bps）；（5）验证保存：设置完成后读取参数确认，断开手操器，观察DCS显示值与现场表头一致。故障诊断方法：（1）通信中断：检查电缆是否断路（用万用表测回路电阻，正常4-20mA时为250Ω，若为无穷大则断路）、屏蔽层是否接地不良（用兆欧表测绝缘电阻≥20MΩ）、电源电压是否过低（需≥12VDC，推荐24VDC）；（2）参数丢失：可能是变送器内存故障（断电重启，若仍丢失需返厂维修）；（3）信号异常：用HART手操器读取原始测量值（如差压值），对比DCS显示值（若原始值正常但DCS异常，检查DCS组态中的工程量转换公式）；（4）设备报警：HART协议支持诊断信息（如“传感器故障”“超量程”），通过手操器查看具体代码（如代码3表示温度传感器故障），针对性检查传感器接线或更换元件。问：简述在线分析仪表（如气相色谱仪）的日常维护要点及校准方法。答：日常维护要点：（1）载气管理：检查钢瓶压力（氮气/氢气≤0.5MPa时需更换），净化器（脱氧管、干燥管）失效（脱氧管由蓝变红需再生，干燥管由黄变蓝需更换）；（2）色谱柱维护：定期老化（升至最高使用温度-20℃，保持4小时），避免氧侵入（停机时通载气保护），防止高沸点物质残留（用溶剂冲洗进样口）；（3）检测器保养：热导池（TCD）需检查桥流（正常100-150mA，过高易烧丝），氢火焰离子化检测器（FID）需清理喷嘴（用细钢丝疏通，避免损伤），检查点火线圈（点火失败时用万用表测电阻，正常约10Ω）；（4）气路检漏：用皂液检测进样阀、接头（泄漏量≤1×10⁻⁶mL/s），确保柱前压力稳定（波动≤0.01MPa）；（5）电路检查：电源电压（220V±10%），接地电阻（≤4Ω），放大器零点漂移（30分钟内≤0.1mV）；（6）环境控制：温度（25±5℃）、湿度（≤85%），避免振动（色谱柱支架需固定）。校准方法：（1）单点校准：使用接近量程中点的标准气（如测量甲烷含量，标准气浓度50%LEL），调整校准系数使显示值与标准值一致（适用于线性良好的仪表）；（2）多点校准：选择0%、50%、100%量程的标准气，绘制校准曲线（计算斜率和截距），输入仪表存储（适用于非线性响应的检测器如FID）；（3）漂移校准：开机预热2小时后，通入零点气（如高纯氮气）校准零点（调整调零电位器使输出4mA），通入量程气校准满度（调整量程电位器使输出20mA）；（4）验证校准：校准后用中间浓度标准气测试（误差应≤仪表精度等级，如0.5级允许误差±0.5%FS），若超差需重新校准或检查气路泄漏。问：在仪表安装过程中，如何确保信号电缆与动力电缆的隔离？若无法完全隔离，应采取哪些防护措施？答：信号电缆（如4-20mA、热电阻、热电偶信号）与动力电缆（如电机、泵的380V/220V电缆）需严格隔离，防止电磁干扰。隔离原则：（1）平行敷设时，间距≥300mm（信号电缆为屏蔽电缆时可缩小至150mm）；（2）交叉敷设时，夹角≥90°，且用金属隔板隔离（厚度≥1mm）；（3）分层桥架敷设时，信号电缆在上层，动力电缆在下层，层间距离≥300mm；（4）穿管时，信号电缆穿镀锌钢管（壁厚≥2mm），动力电缆穿PVC管或另设钢管，禁止共管。若无法完全隔离（如机柜间空间限制），可采取以下措施：（1）使用双屏蔽电缆（内屏蔽层单端接地，外屏蔽层两端接地），增强抗干扰能力；（2）信号电缆外套金属软管（与桥架可靠接地），形成电磁屏蔽层；（3）在DCS输入卡件端加装信号隔离器（如磁隔离或光隔离），阻断地环路干扰；（4）动力电缆采用铠装电缆（铠装层接地），减少电磁辐射；（5）缩短信号电缆长度（尽量≤500m），降低干扰耦合强度；（6）对敏感信号（如热电偶毫伏级信号）采用补偿导线（与热电偶分度号一致），并单独穿管，远离动力电缆。问：请解释“仪表校验”与“仪表检定”的区别，并说明现场常用的校验设备及操作流程。答：仪表校验是指通过实验方法确定仪表的示值误差，调整其性能至符合使用要求的过程，属于企业内部质量控制活动，无法律强制要求；仪表检定是由法定计量机构（如计量测试研究院）依据检定规程（如JJG882-2019《压力变送器检定规程》），对仪表的计量特性进行全面评定，确定其是否合格，具有法律效力。现场常用校验设备包括：（1）压力校验台（活塞式/电动式，量程0-100MPa，精度0.05级）；（2）温度校验炉（干体式/液体式，温度范围-50℃至1200℃，精度±0.5℃）；（3）多功能过程校验仪（如Fluke729，可输出/测量4-20mA、热电阻、热电偶信号，精度0.01%）；（4）万用表（高精度数字表，如Keysight34461A，分辨率0.1μV）；（5）标准电阻箱（用于热电阻校验，精度0.01Ω）。校验操作流程（以压力变送器为例）：（1）准备：确认被校表型号（如罗斯蒙特3051）、量程（0-10MPa）、精度（0.075%），选择标准器（活塞式压力计，精度0.02级）；（2）连接：将变送器正压室与压力校验台出口连接，负压室通大气（表压测量时），输出信号接校验仪；（3）通电预热：变送器通电15分钟，校验仪预热30分钟；（4）零点校准：缓慢加压至0MPa，调整零点电位器（或通过HART手操器设置）使输出4mA（误差≤±0.03mA）；（5）量程校准：加压至10MPa，稳定3分钟后调整量程电位器使输出20mA（误差≤±0.03mA）；（6）多点测试：选择5个点（0%、25%、50%、75%、100%），升压时记录各点输出值（如2.5MPa时应输出8mA），降压时重复测试，计算回差（≤0.075%FS）、线性误差（≤0.075%FS）；（7）数据记录：填写校验报告，包括被校表信息、标准器信息、各点误差值、结论（合格/不合格）；（8）标识处理：合格表贴绿色标签，标注有效期（一般1年），不合格表贴红色标签，送维修或报废。问：在化工装置开车前，仪表专业需要完成哪些联调联试工作？答：开车前需完成以下联调联试：（1）单校确认：核查所有仪表的校验记录（包括压力表、温度计、变送器、调节阀等），确认精度符合设计要求（如控制仪表精度≥0.5级，联锁仪表≥0.2级）；（2）回路测试：（a）信号回路：从现场仪表到DCS/PLC卡件，输入模拟信号（如用校验仪输入12mA），检查DCS显示值（应显示50%量程）；（b）控制回路：DCS输出12mA信号，检查调节阀阀位（应在50%开度），测试分程控制（如0-10mA控制A阀，10-20mA控制B阀）；（c）联锁回路：触发联锁条件（如压力高于10MPa），检查联锁动作（如关闭进料阀、启动泄压阀），验证动作时间（≤0.5s）、输出信号（如继电器触点闭合）；（3）电源测试：检查UPS供电时间（≥30分钟），双电源切换时间（≤5ms），各仪表电源电压（24VDC±5%）；（4）接地测试：测量仪表系统接地电阻（≤4Ω），检查屏蔽接地是否单端（DCS侧）；（5）伴热调试：投用蒸汽伴热（检查疏水阀排水正常）、电伴热（用红外测温仪测温度，维持5-40℃）；（6）导压管冲洗：用压缩空气（气体介质）或水（液体介质）冲洗导