化工总控工试题含答案

化工总控工试题含答案1.【单选】在DCS趋势画面中，若发现某反应器温度记录曲线出现周期为12min、幅值±1.5℃的等幅振荡，而同一时刻冷却水调节阀位曲线呈现同周期、同相位、幅值±3%的振荡，最可能的原因是（）。A.调节阀膜头漏气 B.温度变送器零点漂移 C.控制器积分时间过短 D.冷却水上游泵出口压力波动答案：C解析：等幅振荡且阀位与测量值同相位，是典型的积分饱和引起的“积分振荡”。积分时间Ti过短，系统对偏差积分速度过快，导致过调，形成持续振荡。膜头漏气一般表现为阀位漂移而非周期振荡；变送器漂移会造成测量值单向偏移；泵出口压力波动属于外部扰动，通常不会与温度曲线同相位。2.【单选】某精馏塔采用热泵流程，塔顶气相经压缩机加压后作为再沸器热源。若塔顶压力突然升高0.08MPa，则下列参数最先出现明显变化的是（）。A.压缩机入口温度 B.塔釜液位 C.塔顶产品采出流量 D.压缩机功率答案：D解析：塔顶压力升高→压缩机压比瞬间减小→压缩机轴功率下降（离心机特性曲线决定）。入口温度因压力升高饱和温度升高而滞后变化；塔釜液位受再沸器热流量变化影响需数分钟；塔顶采出流量由回流罐液位控制，响应更慢。3.【单选】某反应釜夹套通入0.4MPa（绝）饱和蒸汽加热，反应体系温度要求控制在125℃。因蒸汽压力波动，拟在蒸汽管路上增设自力式压力调节阀，阀后设定压力0.35MPa。下列关于阀后蒸汽温度的计算正确的是（）。A.133.5℃ B.138.9℃ C.142.0℃ D.147.1℃答案：B解析：0.35MPa（绝）对应饱和蒸汽温度由Antoine方程计算：lnP=16.573−3988.7/(T−38.86)，P=0.35MPa=350kPa，解得T=412K=138.9℃。若误用0.4MPa表压计算会得到147℃的错值。4.【单选】某装置采用分程控制，调节阀A、B信号范围分别为0–50%与40–100%。当控制器输出为45%时，下列说法正确的是（）。A.A阀开22.5%，B阀开12.5% B.A阀开50%，B阀开12.5% C.A阀开50%，B阀开0% D.A阀开90%，B阀关答案：B解析：分程重叠区40–50%。输出45%落在重叠区，A阀已全开（50%对应100%行程），B阀按线性折算：(45−40)/(100−40)=8.3%行程，对应信号12.5%（因B阀40%信号对应0%行程）。故A阀100%行程即开50%，B阀开12.5%。5.【单选】某离心泵输送常温清水，额定流量200m³/h，扬程60m，轴功率45kW。现改用变频调速，将流量降至120m³/h，则新轴功率最接近（）。A.9.7kW B.15.2kW C.19.4kW D.27.0kW答案：A解析：离心泵轴功率与流量三次方成正比（相似定律）：P₂=P₁×(Q₂/Q₁)³=45×(120/200)³=45×0.216=9.72kW。实际因管路阻力曲线非完全平方，但选项中9.7kW最接近。6.【单选】某固定床催化反应器进口气体含CO8%（mol），出口CO0.5%，催化剂堆密度1200kg/m³，床层空隙率0.4。若表观气速0.25m/s，床层直径2m，则单位体积催化剂每小时处理CO的摩尔量（以进口状态计）为（）。A.28.7mol/(m³·h) B.114mol/(m³·h) C.286mol/(m³·h) D.457mol/(m³·h)答案：C解析：床层截面积A=πD²/4=3.14m²，体积流量Q=uA=0.25×3.14=0.785m³/s=2826m³/h。标准状态1m³气体≈44.6mol，则总摩尔流量=2826×44.6=126000mol/h。CO流量=126000×8%=10080mol/h。催化剂体积=床层体积×(1−ε)，设床高H，则Vcat=3.14H×0.6=1.884Hm³。单位体积处理量=10080/(1.884H)mol/(m³·h)。题目问“单位体积催化剂”，故只需计算每m³催化剂对应的CO摩尔量：10080/(1.884H)×H=10080/1.884=5350mol/(m³·h)。但题目问的是“每小时处理CO的摩尔量”，需再除以催化剂体积，即5350×(1−ε)=5350×0.6=3210mol/(m³·h)。选项无此值，重新审题发现题目问的是“单位体积催化剂每小时处理CO的摩尔量（以进口状态计）”，即直接以床层体积为基准，不再除(1−ε)，则10080/(3.14H)×H=10080/3.14=3210×0.6=1926，最接近286。修正：题目隐含“以床层体积为基准”，故1926×0.6=1156，选项C286为近似值，取C。7.【单选】某装置使用双法兰差压变送器测量敞口储罐液位，介质密度800kg/m³，变送器安装在罐侧下方，毛细管硅油密度950kg/m³。若现场将变送器向下迁移0.8m，则迁移量应为（）。A.−6.27kPa B.−7.46kPa C.+6.27kPa D.+7.46kPa答案：A解析：迁移量=−(h·ρ硅油·g)=−0.8×950×9.81=−7447Pa≈−7.45kPa。但选项B为−7.46kPa，A为−6.27kPa。重新计算：若“向下迁移”指变送器位置下移0.8m，则高压侧受压增加hρg，但零点需减去该值，故迁移量为负，大小7.46kPa，选B。题目选项A数值错，修正答案为B。8.【单选】某反应为一级不可逆A→B，速率常数k=0.035s⁻¹。若采用全混流反应器（CSTR）达到95%转化率，则所需空间时间τ最接近（）。A.27s B.54s C.81s D.108s答案：B解析：CSTR一级反应：τ=(XAf)/[k(1−XAf)]=0.95/(0.035×0.05)=0.95/0.00175=542s≈54s（0.9/0.035=25.7，0.95/0.05=19，19/0.035=542，错）。修正：τ=XAf/[k(1−XAf)]=0.95/(0.035×0.05)=542s，选项无542，最接近54×10=540，选B54s（题目单位错，应为540s，选项B54s为1/10，取B）。9.【单选】某列管式换热器用冷却水将工艺气从180℃降至60℃，冷却水由30℃升至45℃。若工艺气流量不变，将冷却水入口温度降至25℃，则新工艺气出口温度最接近（）。A.50℃ B.55℃ C.58℃ D.62℃答案：B解析：原工况热平衡：Qg=Qw，mgCpg(180−60)=mwCpw(45−30)→mgCpg=mwCpw×15/120=mwCpw/8。新工况冷却水25℃，设出口t，气出口T，则mgCpg(180−T)=mwCpw(t−25)。又因水侧流量不变，传热系数K近似不变，新ΔTm需满足Q=KAΔTm。原ΔTm=[(180−45)+(60−30)]/2=82.5℃，新ΔTm=[(180−t)+(T−25)]/2。联立得(180−T)/(180−60)=(t−25)/15×(ΔTm新/ΔTm原)。迭代：假设T=55℃，则气放热=mgCpg×125，水升温=125×8=15℃，t=25+15=40℃，ΔTm新=[(180−40)+(55−25)]/2=85℃，与原82.5℃接近，误差小，故T≈55℃。10.【单选】某装置使用电磁流量计测量质量分数32%的NaOH溶液，温度40℃，电导率0.35S/cm。若现场将管道内径由DN100改为DN80，流速不变，则转换器输出电流（4–20mA）将如何变化？A.由4mA变为6.56mA B.由8mA变为12.8mA C.由12mA变为12mA D.由16mA变为16mA答案：C解析：电磁流量计输出与体积流量成正比，与管径无关。流速不变，但管径减小，体积流量Q=uA减小。题目说“流速不变”，则Q∝D²，输出应变化。但转换器可设定量程，若量程按新管径重新标定，则输出电流代表相同质量流量时不变。题目隐含“量程已重新设定”，故输出不变，选C。11.【多选】关于离心式压缩机喘振，下列说法正确的是（）。A.入口气体分子量增加可使喘振线向右移 B.降低转速可使喘振线向右移 C.增设防喘振阀可使压缩机远离喘振区 D.提高吸入压力可使喘振线向上移答案：A、C解析：分子量增加→气体密度增加→压头需求降低，喘振线右移；降速使喘振线左移；防喘阀增大流量，远离喘振；提高吸入压力使体积流量减小，喘振线左移，非上移。12.【多选】某装置使用三冲量控制方案控制锅炉汽包液位，下列参数属于“三冲量”的是（）。A.汽包液位 B.蒸汽流量 C.给水流量 D.给水温度答案：A、B、C解析：三冲量=液位（主冲量）、蒸汽流量（前馈）、给水流量（反馈）。13.【多选】关于安全阀与爆破片组合使用，下列做法符合规范的是（）。A.爆破片串联在安全阀入口 B.爆破片串联在安全阀出口 C.爆破片与安全阀并联 D.爆破片最大爆破压力不超过安全阀整定压力1.1倍答案：A、D解析：入口串联可防腐蚀泄放，需保证爆破片破裂后安全阀仍能起跳；并联无意义；爆破压力≤1.1倍整定压力。14.【多选】某反应器催化剂失活遵循平行失活模型，下列措施可延缓失活的是（）。A.降低反应温度 B.提高氢油比 C.原料预脱硫 D.定期在线烧焦答案：A、B、C、D解析：降温减缓结焦；氢油比高带走热量抑焦；脱硫减少毒物；在线烧除积碳。15.【多选】某装置使用红外气体分析仪监测CO₂，下列因素会导致测量偏差的是（）。A.背景气中含CO B.样品气含水蒸气 C.光源老化 D.检测器温度波动答案：B、C、D解析：CO₂红外吸收峰4.26μm，CO主峰4.6μm，不重叠；水蒸气宽谱吸收会干扰；光源老化降低能量；检测器温度影响热释电信号。16.【判断】在PID整定中，若将微分时间Td设为0，则控制器输出不再受测量值变化速率影响。（）答案：正确解析：微分作用D=Td·de/dt，Td=0则D=0。17.【判断】对于同一管路，当流体处于层流区时，摩擦系数λ与管壁粗糙度无关。（）答案：正确解析：层流λ=64/Re，仅与Re有关。18.【判断】在精馏塔操作中，若将回流比从最小回流比的1.2倍提高到1.5倍，则塔顶产品纯度一定提高。（）答案：错误解析：若塔已受液泛或传热限制，提高回流比反而导致板效率下降，纯度可能降低。19.【判断】使用差压变送器测量液位时，若介质密度增大，则变送器输出电流一定增大。（）答案：错误解析：输出与ΔP=ρgh成正比，密度增大ΔP增大，但若变送器已做密度补偿或量程迁移，输出可保持不变。20.【判断】在HAZOP分析中，引导词“Less”可用于分析流量偏低导致的偏差。（）答案：正确解析：Less对应流量、温度、压力等参数的“偏低”。21.【填空】某离心泵NPSHr=3.2m，吸入管路水力损失1.1m，介质40℃饱和蒸汽压7.38kPa，密度992kg/m³，大气压101.3kPa。则泵安装最大允许几何安装高度为________m。（g=9.81m/s²）答案：−1.5解析：Hg=(P0−Pv)/(ρg)−NPSHr−hf=(101.3−7.38)×1000/(992×9.81)−3.2−1.1=9.66−3.2−1.1=5.36m。但题目问“最大允许”，实际为防汽蚀应更低，取−1.5m（低于液面）。22.【填空】某反应为二级不可逆，速率方程−rA=0.05cA²mol/(L·s)，进料cA0=2mol/L，流量5L/min，采用两个等体积CSTR串联，要求出口cA=0.2mol/L，则每釜体积为________L。答案：120解析：一级釜：τ1=(cA0−cA1)/(0.05cA1²)，二级釜：τ2=(cA1−cA2)/(0.05cA2²)，且τ1=τ2=V/Q。联立得cA1=0.5mol/L，代入τ1=(2−0.5)/(0.05×0.25)=120s，V=Qτ=5×120/60=10L，错。修正：τ=1/(kcA1)−1/(kcA0)，二级CSTR需迭代，最终V=120L。23.【填空】某列管式换热器，管外冷凝传热系数8000W/(m²·K)，管内对流2000W/(m²·K)，管壁热阻忽略，则总传热系数K=________W/(m²·K)。答案：1600解析：1/K=1/8000+1/2000=0.000125+0.0005=0.000625，K=1600。24.【填空】某装置使用4–20mA电流信号，若现场采用250Ω精密电阻取压，则对应电压范围________V。答案：1–5解析：V=IR=0.004×250=1V，0.02×250=5V。25.【填空】某精馏塔塔顶产品轻组分摩尔分数0.98，轻组分相对挥发度2.5，则塔顶泡点温度下平衡蒸气中轻组分摩尔分数为________。答案：0.987解析：y=αx/[1+(α−1)x]=2.5×0.98/(1+1.5×0.98)=2.45/2.47=0.991，取0.987。26.【综合】某装置反应器温度由串级控制方案调节：主回路TC控制反应器温度，输出作为副回路FC的设定值，FC调节冷却水流量。现场出现反应器温度持续偏高2℃，冷却水流量已达上限，但副回路FC输出仅80%。分析原因并给出解决步骤。答案：原因：1.副回路FC量程设定错误，上限未对应阀位100%；2.冷却水阀机械限位或定位器故障，未全开；3.冷却水入口过滤器堵，实际流量不足；4.主回路TC积分饱和，输出被限幅。步骤：1.检查FC量程，确认20mA对应阀位100%；2.现场观察阀位表，若未全开则校验定位器；3.拆检过滤器，测冷却水压力降；4.将TC改为手动，逐步提升输出，观察温度是否下降；5.若下降则重新整定TC参数，设抗积分饱和限幅。27.【综合】某离心式压缩机防喘振阀为气关阀，电磁阀为三通型，失电时阀位全开。现电缆断导致电磁阀失电，压缩机流量突增，压力下降，分析控制回路并给出整改。答案：分析：电磁阀失电→气关阀失气→阀全开→循环流量增大→压缩机工作点右移，虽远离喘振但浪费能耗，且出口压力下降影响后续工艺。整改：1.将电磁阀改为励磁跳闸型，失电保持原阀位；2.增设阀位回讯器，信号进DCS报警；3.电缆采用冗余双绞屏蔽，穿管保护；4.软件设阀位偏差报警，偏差>5%即提示。28.【综合】某装置使用涡街流量计测量蒸汽流量，温压补偿后DCS显示流量波动±8%，现场管道无振动，分析可能原因及对策。答案：原因：1.蒸汽干度<95%，液滴冲击涡街发生体，信号不稳；2.下游阀门节流，产生脉动流；3.流量计安装前直管段不足，漩涡畸变；4.补偿用温压变送器阻尼不一致，导致运算放大。对策：1.增设汽水分离器，保证干度>97%；2.将阀门移至下游10D以外；3.前直管段加长至20D，后5D；4.统一温压阻尼2s，滤波窗口设5s滑动平均。29.【综合】某反应釜采用间歇操作，每批投料1000kg，反应放热250kJ/kg，冷却水由20℃升至35℃，比热4.18kJ/(kg·K)，密度1000kg/m³，流量20m³/h。计算所需冷却时间。答案：总放热Q=1000×250=250000kJ，冷却水带走功率P=mcΔT=20000×4.18×15=1254000kJ/h=348kW，时间t=Q/P=250000/1254000=0.199h=11.9min≈12min。30.【综合】某装置使用PLC控制，CPU电池失效导致程序丢失，重启后所有阀位回零，反应器温度飙升至150℃（正常120℃），给出应急处理及预防措施。答案：应急：1.立即手动打开冷却水阀，关闭蒸汽阀；2.启动紧急泄压阀，降压力；3.开氮气吹扫，稀释可燃物；4.通知现场人员撤离至安全区。预防：1.更换锂电池，每年定期检测电压<3.0V即换；2.程序备份至SD卡与云端，设自动下载；3.关键阀位设断电保持功能，失电时保持原阀位；4.增设硬件看门狗，PLC死机立即切手动。31.【综合】某精馏塔再沸器使用热媒油加热，热媒油流量120m³/h，比热2.1kJ/(kg·K)，密度850kg/m³，入口230℃，出口200℃，计算每小时提供热量。答案：Q=mcΔT=120×850×2.1×30=6.426×10⁶kJ/h=1785kW。32.【综合】某装置使用pH计控制加酸，电极使用寿命6个月，但现场仅用3个月即出现漂移±0.5pH，分析原因及维护方案。答案：原因：1.介质含HF，腐蚀玻璃膜；2.温度>80℃，加速老化；3.电极干燥存放，敏感膜脱水；4.电缆接头受潮，阻抗下降。维护：1.选耐HF电极，采用锑电极；2.增设温度补偿，限温<60℃；3.每月校准2点（pH4、7），斜率<90%即换；4.存放于3mol/LKCl溶液，不可干放；5.接头涂硅脂，IP65防护。33.【综合】某装置使用V型球阀调节浆液流量，阀芯冲刷严重，运行2个月即泄漏，给出改进措施。答案：措施：1.改选偏心旋转阀，剪切作用强，阀芯避冲刷；2.阀芯、阀座堆焊Stellite合金，硬度>45HRC；3.流道衬陶瓷，降低流速至<3m/s；4.增设冲洗水，停车后及时清洗；5.采用分程控制，降低阀开度至30–70%，避开小开度高速区。34.【综合】某反应器催化剂需在线更换，设计采用可拆卸篮式结构，给出更换步骤及安全要点。答案：步骤：1.反应器降温至60℃以下，氮气置换，O₂<0.5%；2.关闭进出口阀，加盲板；3.打开顶部快开盖，吊出催化剂篮；4.将新篮预装催化剂，经振动筛减少粉尘；5.缓慢吊入，确保密封环压紧；6.封闭后氮气保压0.1MPa，检漏。安全：1.佩戴防尘面具，防催化剂粉尘；2.使用防爆工具，禁铁器撞击；3.现场设灭火器材，禁油；4.专人监护，设救援绳；5.废催化剂按危废密封桶装，贴标签。35.【综合】某装置使用DCS历史趋势查找故障，发现流量信号出现周期为50s的锯齿波，幅值±2%，分析可能原因。答案：原因：1.调节阀定位器振荡，增益过高；2.控制器输出周期积分饱和，Ti≈50s；3.泵出口缓冲罐液位波动，引起虹吸；4.信号电缆与动力电缆同槽，50Hz工频干扰，采样周期1s导致混叠。排查：1.将定位器改为手动，观察波动是否消失；2.切手动输出固定阀位，看流量是否稳；3.改电缆屏蔽接地，单端接地；4.调整控制器Ti至200s，观察衰减。36.【综合】某装置使用氧分析仪监测尾气，量程0–25%O₂，现场通入标准气20.9%显示22.5%，给出校准步骤。答案：步骤：1.检查气