2025年工业能效监测传感器应用考核试卷(含答案)

2025年工业能效监测传感器应用考核试卷(含答案)一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分。每题只有一个正确选项）1.工业能效监测中用于测量电机轴功率的传感器通常采用：A.热电偶传感器B.应变式扭矩传感器C.超声波流量计D.红外热像仪答案：B2.以下哪种传感器属于非接触式温度测量设备？A.铂电阻温度计B.半导体热敏电阻C.红外辐射温度计D.热电偶答案：C3.根据GB171672006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》，10kV及以上电压等级的变配电系统应配备的电能计量传感器精度等级不低于：A.0.2级B.0.5级C.1.0级D.2.0级答案：A4.压缩空气系统能效监测中，用于测量管道内气体流速的常用传感器是：A.涡街流量计B.差压式液位计C.电容式压力传感器D.电磁流量计答案：A5.工业锅炉能效监测时，用于测量排烟含氧量的传感器核心检测原理是：A.热导式B.氧化锆浓差电势C.红外吸收D.电化学答案：B6.下列传感器中，适合在强电磁干扰环境下传输信号的是：A.420mA电流型传感器B.RS485数字型传感器C.光纤光栅传感器D.05V电压型传感器答案：C7.基于ModbusRTU协议的传感器网络中，从机地址的有效范围是：A.0247B.1247C.0127D.1127答案：B8.评估泵类设备能效时，需要同时监测的关键参数不包括：A.入口压力B.出口流量C.电机功率D.环境湿度答案：D9.工业余热回收系统中，用于监测余热载体（如烟气）焓值的传感器组合是：A.温度传感器+压力传感器B.流量传感器+湿度传感器C.温度传感器+流量传感器D.压力传感器+成分分析仪答案：C10.以下哪种传感器故障现象属于"漂移"型故障？A.信号输出始终为0B.测量值随时间逐渐偏离真实值C.输出信号剧烈波动D.测量范围超出量程答案：B11.工业机器人能效监测中，需重点监测的执行机构参数是：A.关节旋转角度B.伺服电机电流C.末端执行器位移D.环境光照强度答案：B12.依据GB/T34842009《企业能量平衡通则》，企业综合能耗计算时，传感器采集的能源消耗量应换算为：A.标准煤当量B.天然气当量C.电能当量D.蒸汽当量答案：A13.用于工业管道泄漏检测的声波传感器，其有效监测频率范围通常为：A.020Hz（次声波）B.20Hz20kHz（可听声）C.20kHz1MHz（超声波）D.1MHz以上（高频声波）答案：C14.数据采集器与传感器通信时，若采用LoRa无线协议，其典型传输距离（视距无遮挡）可达：A.100米级B.1公里级C.10公里级D.100公里级答案：C15.工业能效监测系统中，传感器数据的时间同步精度要求通常不低于：A.1秒B.100毫秒C.10毫秒D.1毫秒答案：C二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少有2个正确选项，错选、漏选均不得分）16.工业能效监测中常用的流量传感器类型包括：A.电磁流量计B.科里奥利质量流量计C.超声波流量计D.涡轮流量计答案：ABCD17.影响温度传感器测量精度的主要因素有：A.安装位置的热传导特性B.传感器响应时间C.环境电磁干扰D.被测介质的流动状态答案：ABCD18.符合工业现场防爆要求的传感器技术包括：A.本质安全型（Exi）B.隔爆型（Exd）C.增安型（Exe）D.正压型（Exp）答案：ABCD19.电能质量监测需要用到的传感器/仪表包括：A.三相电能表B.谐波分析仪C.功率因数表D.接地电阻测试仪答案：ABC20.压缩空气系统能效优化需重点监测的参数有：A.供气压力波动范围B.泄漏点数量及泄漏量C.空压机加载/卸载时间比D.压缩空气露点温度答案：ABCD21.工业传感器数据预处理的常用方法包括：A.滑动窗口滤波B.线性插值补全缺失值C.归一化处理D.傅里叶变换分析频域特征答案：ABCD22.符合GB/T233312020《能源管理体系要求及使用指南》的监测要求包括：A.关键用能设备的能源消耗实时监测B.能源计量器具的定期校准C.能源管理体系运行数据的可追溯性D.非生产用能的单独计量答案：ABCD23.工业余热监测中，需要同步采集的参数组合有：A.烟气温度+流量+成分（CO₂、O₂）B.冷却水进出口温度+流量C.蒸汽压力+温度+流量D.废热空气湿度+流速答案：ABC24.传感器网络拓扑设计需考虑的因素包括：A.工业现场电磁环境B.设备布局密度C.数据传输延迟要求D.传感器供电方式（有线/无线）答案：ABCD25.工业能效诊断中，传感器数据异常的常见原因包括：A.传感器老化导致灵敏度下降B.信号传输线路接触不良C.被测对象工况突变D.数据采集软件时钟不同步答案：ABCD三、填空题（共10题，每题2分，共20分）26.工业能效监测中，测量微小温差（<1℃）时，通常选用______传感器。（答案：铂电阻）27.压缩空气系统中，用于测量管道内气体绝对压力的传感器称为______。（答案：绝压传感器）28.依据GB/T153162009《节能监测技术通则》，节能监测数据的有效位数应与______的精度等级相匹配。（答案：计量器具）29.工业电机能效监测时，需同时采集电压、电流、______和功率因数参数。（答案：频率）30.超声波流量计按测量原理可分为时差法、______和多普勒法。（答案：波束偏移法）31.工业传感器信号传输中，420mA电流信号的最大传输距离主要受______限制。（答案：导线电阻）32.工业能效监测系统的核心功能包括数据采集、______和能效分析。（答案：数据存储）33.红外热像仪的温度测量范围通常标注为两个参数：______和最高测量温度。（答案：最低测量温度）34.工业管道泄漏检测中，声波传感器的灵敏度需根据______和泄漏孔径大小进行校准。（答案：介质压力）35.能源管理系统（EMS）中，传感器数据的______是实现能效预测的基础。（答案：历史数据库）四、简答题（共5题，第3639题每题5分，第40题10分，共30分）36.简述应变式压力传感器的工作原理。（5分）答案：应变式压力传感器基于电阻应变效应，当被测压力作用于弹性敏感元件（如膜片）时，元件产生机械形变，粘贴在其上的应变片随之发生应变，导致应变片的电阻值变化。通过测量电桥将电阻变化转换为电压信号，经放大后输出与压力成线性关系的电信号。37.列举工业能效监测中常用的三种无线通信协议，并说明各自适用场景。（5分）答案：（1）LoRa：长距离（10km级）、低功耗，适用于大范围分散设备监测；（2）ZigBee：短距离（100m级）、低速率，适用于车间内多传感器组网；（3）5G：高速率、低延迟，适用于实时性要求高的设备（如工业机器人）监测。38.说明在高温蒸汽管道上安装温度传感器时的关键注意事项。（5分）答案：（1）选择耐温等级高于蒸汽温度的传感器（如K型热电偶）；（2）插入深度应大于管道半径的2/3，确保测量代表性；（3）安装位置避开阀门、弯头的涡流区；（4）做好保温措施，减少热损失导致的测量误差；（5）采用螺纹或法兰连接，确保密封防泄漏。39.简述工业能效监测数据有效性验证的主要步骤。（5分）答案：（1）检查数据完整性（无缺失值、无异常跳变）；（2）验证数据合理性（符合设备运行物理边界，如电机电流不超过额定值）；（3）比对多传感器数据一致性（如同一管道的流量传感器与下游设备能耗数据匹配）；（4）核查时间戳同步性（各传感器数据时间误差≤10ms）；（5）追溯传感器校准记录（确认在有效期内）。40.（开放型）某钢铁企业热轧车间拟建设能效监测系统，需监测加热炉、轧机、风机三类关键设备。请设计传感器部署方案（需包含设备类型、监测参数、传感器类型及安装位置）。（10分）答案示例：（1）加热炉：监测参数炉温、燃气流量、排烟含氧量、炉体表面温度；传感器类型铠装热电偶（炉内温度，插入炉墙深度300mm）、电磁流量计（燃气管道，水平直管段前10D后5D）、氧化锆氧量分析仪（排烟管道，避开涡流区）、红外热像仪（炉体表面，安装于操作平台上方2m处）。（2）轧机：监测参数电机功率、轧制力、润滑油温度；传感器类型三相电能表（电机配电柜，监测电压/电流/功率）、应变式力传感器（轧辊轴承座，嵌入安装）、铂电阻温度计（润滑油管路，插入深度100mm）。（3）风机：监测参数风量、电机电流、轴承温度；传感器类型皮托管流量计（风管，直管段前8D后4D）、霍尔电流传感器（电机电缆，非接触式卡装）、红外测温仪（轴承外表面，距离300mm）。五、计算分析题（共3题，每题10分，共30分）41.某企业空压机系统配备一台额定功率160kW的螺杆式空压机，2024年12月运行数据如下：累计运行时间600小时，累计耗电量90,000kWh，输出压缩空气总量21,600m³（标准状态）。计算该空压机的比功率（单位：kW·h/m³），并判断是否符合GB191532019《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》中3级能效要求（3级指标≤7.5kW·h/m³）。答案：比功率=总耗电量/总压缩空气量=90,000kWh/21,600m³=4.17kW·h/m³判断：4.17≤7.5，符合3级能效要求。42.某工业锅炉配备一台电磁流量计监测给水流量，传感器量程为0100m³/h，输出信号为420mA。某次监测中测得电流信号为12mA，求此时的实际给水流量（要求写出计算过程）。答案：电流信号与流量的线性关系：流量Q=（I4mA）/(20mA4mA)×量程上限代入数据：Q=(124)/16×100=8/16×100=50m³/h43.某电机能效监测系统测得如下数据：线电压380V（三相平衡），线电流25A，功率因数0.85，电机效率92%。计算该电机的输出轴功率（要求写出计算过程，保留2位小数）。答案：输入电功率P_in=√3×U×I×cosφ=1.732×380V×25A×0.85≈13,808.6W≈13.81kW输出轴功率P_out=P_in×η=13.81kW×0.92≈12.71kW六、综合应用题（共2题，每题15分，共30分）44.某化工企业反应釜能效监测系统出现"蒸汽流量数据跳变"异常，经初步排查确认传感器硬件正常。请分析可能的故障原因，并提出排查与解决措施。答案：可能原因：（1）信号传输干扰：蒸汽管道附近存在强电磁设备（如变频器），导致420mA信号或RS485通信受到干扰；（2）安装问题：流量计安装位置不符合要求（如直管段不足），管道内存在涡流导致测量不稳定；（3）介质特性变化：蒸汽湿度变化（如带液）导致涡街流量计漩涡发生体频率测量异常；（4）数据采集软件问题：采样频率设置过低或通信协议参数配置错误，导致数据丢包或误码。排查措施：（1）使用示波器监测传感器输出信号，检查是否存在干扰杂波；（2）核查流量计安装位置，测量前后直管段长度是否满足要求（前10D后5D）；（3）检测蒸汽干度（如安装在线湿度仪），确认是否存在带液现象；（4）检查数据采集软件的通信参数（波特率、校验位），测试与传感器的实时通信稳定性。解决措施：（1）为信号线缆增加屏蔽层，远离动力电缆或加装磁环滤波；（2）在流量计前后加装整流器，改善流场；（3）若蒸汽带液，增设汽水分离器并调整传感器安装位置（如水平管道底部）；（4）重新配置采集软件参数，将采样频率提高至2Hz以上，确保数据连续性。45.某制造企业计划对现有生产线进行能效提升改造，需基于现有能效监测数据制定改造方案。假设你是项目负责人，请简述方案制定的完整流程（需包含数据应用环节）。答案：完整流程包括：（1）数据采集与整理：收集近1年的传感器监测数据（能源消耗、设备运行参数、生产负荷），按设备、工序、时间段分类存储，清洗异常值并补全缺失值。（2）能效诊断分析：计算关键能效指标（单位产品能耗、设备OEE、电机负载率）；开展能量平衡分析（输入能源分配比例，余热损失占比）；识别高能耗环节（如加热工序能耗占比60%）；分析设备运行效率（如泵类设备效率低于行业平均值15%）。（3）技术方案筛选：针对高能耗环节提出改造选项（如加热炉更换为蓄热式燃烧