(2025年)化工仪表及自动化试卷及答案

(2025年)化工仪表及自动化试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.某温度仪表量程为0~500℃，校验时发现最大绝对误差为±4℃，则该仪表的精度等级应定为（）A.0.5级B.1.0级C.1.5级D.2.0级2.用于测量腐蚀性介质压力时，应优先选用（）A.弹簧管压力表B.隔膜压力表C.电容式压力变送器D.应变式压力传感器3.电磁流量计的测量原理基于（）A.伯努利方程B.法拉第电磁感应定律C.科里奥利力原理D.热扩散原理4.热电阻测温时，采用三线制接法的主要目的是（）A.提高测量精度B.简化电路C.降低成本D.延长导线寿命5.以下哪种控制规律能消除余差？（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.位式控制6.气动执行器的气开式结构是指（）A.输入信号增大时，阀门开度增大B.输入信号增大时，阀门开度减小C.无信号时阀门全开D.无信号时阀门全关7.DCS系统中，过程控制单元的核心功能是（）A.人机交互B.数据通信C.实时控制运算D.历史数据存储8.某压力变送器量程为0~1MPa，输出信号为4~20mA，当压力为0.6MPa时，输出电流应为（）A.11.2mAB.13.6mAC.15.2mAD.17.6mA9.以下哪种传感器适用于测量高粘度、非导电性液体的流量？（）A.涡轮流量计B.电磁流量计C.椭圆齿轮流量计D.超声波流量计10.工业热电偶的冷端温度补偿方法中，最常用的是（）A.冰浴法B.补偿导线法C.电桥补偿法D.软件补偿法11.PID控制器中，积分作用的主要影响是（）A.提高系统响应速度B.减小或消除余差C.抑制超调D.增强抗干扰能力12.用于测量液体界位的仪表中，不受液体密度变化影响的是（）A.浮筒式液位计B.差压式液位计C.电容式液位计D.超声波液位计13.智能仪表与传统仪表的主要区别在于（）A.采用数字信号输出B.内置微处理器C.精度更高D.抗干扰能力更强14.串级控制系统中，主控制器的输出作为（）A.主变量的设定值B.副变量的设定值C.副控制器的测量值D.执行器的输入信号15.以下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.光学高温计16.调节阀的流量特性中，理想等百分比特性的相对流量与相对开度的关系为（）A.线性关系B.指数关系C.对数关系D.平方关系17.安全栅在本质安全型防爆系统中的作用是（）A.增大电路电流B.限制能量输出C.提高系统电压D.隔离干扰信号18.以下哪种故障会导致差压式流量计显示值偏低？（）A.正压导管堵塞B.负压导管堵塞C.三阀组平衡阀未关严D.节流件孔径减小19.工业自动化系统中，OPCUA协议的主要作用是（）A.实现设备间的实时通信B.提高控制算法精度C.存储历史数据D.优化人机界面20.某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.设定值波动二、填空题（每空1分，共20分）1.仪表的基本误差是指在______条件下的最大误差。2.标准节流装置包括______、______和______三部分。3.热电偶的热电势由______电势和______电势组成。4.气动执行器由______和______两部分组成。5.DCS的体系结构通常分为______层、______层和______层。6.流量测量中，雷诺数Re反映了流体______与______的相对大小。7.PID控制器的三个参数是______、______和______。8.智能仪表的核心部件是______，其典型功能包括______、______和______。9.本质安全型仪表的防爆原理是限制______和______，使其不足以点燃爆炸性混合物。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述压力仪表选型的主要考虑因素。2.比较热电阻与热电偶的测温原理及适用场景。3.说明调节阀流量特性的选择原则，并列举三种常用理想流量特性。4.解释集散控制系统（DCS）的特点及其在化工生产中的优势。5.分析单回路控制系统中，被控变量与操纵变量的选择原则。四、计算题（每题10分，共20分）1.某温度变送器量程为-50℃~150℃，输出信号为4~20mA。已知某时刻测得输出电流为12mA，求此时的温度值。2.某反应釜温度控制系统采用PID控制器，临界比例度δk=20%，临界周期Tk=3min。试用临界比例度法计算PI控制时的控制器参数（比例度δ、积分时间Ti）。五、综合题（20分）某化工厂有一反应釜，需控制釜内温度在80±2℃，介质为腐蚀性液体，反应放热剧烈且存在干扰（如进料温度波动）。请设计一套温度控制系统，要求：（1）选择合适的温度检测仪表、变送器、控制器及执行器；（2）画出简单的控制系统方框图；（3）说明控制方案的工作原理及抗干扰措施。答案一、单项选择题1.B2.B3.B4.A5.B6.A7.C8.B9.C10.D11.B12.C13.B14.B15.C16.B17.B18.C19.A20.A二、填空题1.规定（或标准）2.节流件、取压装置、前后直管段3.接触、温差（或塞贝克、珀尔帖）4.执行机构、调节机构（或阀头、阀体）5.现场控制、过程管理、生产管理（或设备、控制、管理）6.惯性力、粘性力7.比例度（比例系数）、积分时间、微分时间8.微处理器（或CPU）、自诊断、数据处理、通信（或组态）9.电路中的能量（或电流、电压）三、简答题1.主要考虑因素：（1）被测介质性质（腐蚀性、温度、压力）；（2）测量范围（量程）；（3）精度等级；（4）安装条件（环境温度、振动、防爆要求）；（5）输出信号类型（模拟/数字）；（6）经济性。2.热电阻基于金属或半导体的电阻随温度变化的特性，适用于中低温（-200℃~850℃）测量，需外部电源；热电偶基于热电效应（两种不同材料导体的温差电势），适用于高温（0℃~1800℃）测量，无需外部电源。热电阻精度高但测温上限低，热电偶可测高温但需冷端补偿。3.选择原则：使广义对象特性接近线性，改善系统动态性能。常用理想流量特性：直线特性、等百分比（对数）特性、快开特性。4.DCS特点：分散控制、集中管理、冗余设计、开放性。优势：提高系统可靠性（故障分散）、便于操作与监控（集中显示）、支持复杂控制策略（如串级、比值控制）、易于扩展与维护。5.被控变量选择：直接反映生产质量或安全的关键参数（如温度、压力），可测且灵敏度高；操纵变量选择：对被控变量影响显著、调节通道滞后小、工艺允许调节（如进料流量、加热蒸汽量），且干扰通道滞后大。四、计算题1.温度计算公式：T=Tmin+(I-4)/(20-4)×(Tmax-Tmin)代入数据：T=-50+(12-4)/16×(150-(-50))=-50+8/16×200=-50+100=50℃2.临界比例度法PI控制参数公式：δ=2δk=2×20%=40%Ti=0.85Tk=0.85×3=2.55min五、综合题（1）仪表选择：-温度检测：耐腐蚀铠装热电偶（如K型，测温范围0~1000℃，适应腐蚀性介质需加保护套管）；-变送器：智能温度变送器（4~20mA输出，带HART通信，可补偿冷端温度）；-控制器：DCS中的PID控制器（支持参数自整定，抗积分饱和）；-执行器：气动薄膜调节阀（气开式，耐腐蚀材质如316L不锈钢，配套电气阀门定位器）。（2）方框图：被控对象（反应釜）→温度检测仪表→变送器→控制器→执行器→操纵变量（如冷却水量）→被控变量（釜温）