2026年(热工自动化工程师)热工自动化技术试题及答案

2026年(热工自动化工程师)热工自动化技术试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1.5分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）1.在热工测量系统中，仪表的精度等级是根据（）来划分的。A.相对误差B.引用误差C.绝对误差D.随机误差2.工业上常用的热电偶测温时，当冷端温度不为0℃时，产生的测量误差可以通过（）方法进行补偿。A.机械补偿B.电路补偿C.冷端温度补偿D.零点迁移3.在模拟量控制系统中，PI调节器的积分作用主要用来消除系统的（）。A.稳态误差B.动态偏差C.振荡D.超调量4.某压力变送器的测量范围为0~1.6MPa，输出信号为4~20mA。当被测压力为0.8MPa时，变送器的输出电流应为（）。A.8mAB.10mAC.12mAD.14mA5.在节流式流量计中，流体流经节流装置时，流速增加，静压力（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定6.锅炉汽包水位测量中，为了消除汽包压力变化对水位测量的影响，通常采用（）进行补偿。A.温度补偿B.压力补偿C.密度补偿D.流量补偿7.在DCS（分散控制系统）的层次结构中，负责过程控制、数据采集与处理的最底层是（）。A.管理级B.生产级C.控制级D.现场级8.评价调节系统过渡过程品质的指标中，表示系统受到扰动后，被调量偏离稳态值的最大幅度的指标是（）。A.衰减率B.余差C.最大动态偏差D.振荡次数9.气动执行机构中，定位器的主要作用是（）。A.放大信号B.转换信号C.改善调节阀的静态特性和动态特性D.过滤杂质10.热电阻测温时，常采用三线制接法，其主要目的是为了（）。A.减小环境温度变化的影响B.消除线路电阻随温度变化的影响C.提高测量灵敏度D.降低功耗11.下列关于比例带（P）对调节过程影响的描述，正确的是（）。A.比例带越大，调节作用越强，系统稳定性越差B.比例带越大，调节作用越弱，系统稳定性越好C.比例带越小，调节作用越弱，系统稳定性越好D.比例带对调节作用和稳定性无影响12.在机组协调控制系统（CCS）中，锅炉跟随控制方式的特点是（）。A.机炉同时响应负荷指令B.锅炉调功，汽机调压C.汽机调功，锅炉调压D.仅锅炉参与调节13.氧化锆氧量分析仪是基于（）原理工作的。A.磁性B.电化学C.热导D.光学14.串级控制系统中，副调节器的正反作用选择取决于（）。A.副对象的放大倍数符号B.主对象的放大倍数符号C.调节阀的气开/气关特性D.整个系统的开环增益15.下列阀门中，属于快关阀且通常用于安全保护系统的是（）。A.调节阀B.截止阀C.电磁阀D.止回阀16.PLC（可编程逻辑控制器）主要用于（）控制。A.连续量B.开关量C.脉冲量D.模拟量17.在DEH（数字电液调节系统）中，转速控制回路通常采用（）控制规律。A.PB.PIC.PIDD.PD18.现代大型火电机组中，主蒸汽温度控制通常采用（）控制方案。A.单回路B.串级C.比值D.前馈19.电缆敷设中，信号电缆与动力电缆之间应保持一定的距离，主要是为了（）。A.防止机械损伤B.防止散热不良C.防止电磁干扰D.节省空间20.下列关于SAMA图逻辑符号的描述，错误的是（）。A.∑表示求和B.K表示比例C.∫表示积分D.>表示小于比较二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题列出的五个备选项中有至少两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。）1.造成热工测量系统误差的主要来源包括（）。A.测量原理误差B.仪表固有误差C.环境干扰误差D.安装误差E.读数误差2.下列属于PID调节器整定参数的有（）。A.比例带B.积分时间C.微分时间D.滤波时间E.死区范围3.锅炉主燃料跳闸（MFT）动作的典型条件包括（）。A.炉膛压力过高B.炉膛压力过低C.汽包水位过高D.全部引风机跳闸E.失去火检冷却风4.DCS系统接地通常包括（）。A.安全保护接地B.仪表信号接地C.屏蔽接地D.本安接地E.防雷接地5.智能变送器相比传统模拟变送器，其优势在于（）。A.精度高B.量程比大C.具有自诊断功能D.支持数字通讯E.抗干扰能力强6.调节阀的流量特性主要包括（）。A.直线流量特性B.等百分比流量特性C.快开流量特性D.抛物线流量特性E.间隙流量特性7.汽轮机监测仪表系统（TSI）主要监测的参数有（）。A.转速B.轴向位移C.轴振动D.胀差E.缸胀8.在自动控制系统中，常用的反馈形式有（）。A.正反馈B.负反馈C.前馈D.扰动反馈E.状态反馈9.导致调节阀振荡的原因是（）。A.调节器参数整定不当B.定位器增益过大C.执行机构摩擦力大D.信号线路接触不良E.流体产生闪蒸或空化10.热工自动化系统大修后的验收项目包括（）。A.绝缘电阻测试B.回路联调试验C.逻辑功能测试D.系统恢复测试E.电缆敷设检查三、判断题（本大题共15小题，每小题1分，共15分。请判断下列各题的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。）1.热电偶回路中，接入第三种金属材料时，只要该材料两端温度相同，则对热电偶总热电势无影响。（）2.压力表测量的绝对值是绝对压力，无需考虑大气压力的影响。（）3.在比例积分微分（PID）调节中，微分项能预测偏差变化趋势，改善系统的动态性能，但容易引入高频干扰。（）4.电磁流量计只能测量导电液体的流量，不能测量气体、蒸汽以及非导电液体的流量。（）5.气动调节阀的“气开式”是指有气源信号时阀门打开，无气源时阀门关闭。（）6.在DCS系统中，操作员站（OS）和工程师站（ES）的功能是完全一样的，可以互换使用。（）7.串级控制系统的目的是为了克服主回路的扰动，提高控制精度。（）8.测量仪表的回差是指在同一输入量下，正反行程输出值之间的最大差值。（）9.锅炉给水控制系统中，通常采用单冲量控制即可满足所有工况下的水位调节要求。（）10.PLC的扫描周期越长，系统的响应速度越慢，但控制精度越高。（）11.热工保护系统应采用独立于控制系统的设备，原则上不通过DCS逻辑实现核心保护，除非DCS满足相应安全等级要求。（）12.超声波液位计利用超声波发射与接收的时间差来测量液位，不受介质密度和压力的影响。（）13.前馈控制是按扰动进行控制的，因此可以完全消除被控量的偏差，实现无差控制。（）14.在协调控制系统中，RB（RunBack，快速减负荷）功能是指当主要辅机故障时，机组自动快速减负荷至预定值。（）15.现场总线控制系统（FCS）中，控制功能完全下放到现场设备，DCS的控制站功能被大大削弱。（）四、填空题（本大题共15小题，每小题1分，共15分。请在每小题的空格中填上正确答案。）1.国际温标（ITS-90）规定，热力学温度单位是________，符号为K。2.铂热电阻Pt100在0℃时的阻值为________Ω。3.在自动控制原理中，系统的传递函数定义为在________初始条件下，系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。4.调节阀的“流量系数”________通常定义为阀门全开时，流过阀体的水的体积流量（m³/h），其单位压差为1MPa。5.DCS系统中的I/O模件通常具有________功能，以防止现场过电压损坏模件。6.锅炉燃烧控制系统的三大任务是________、________和维持炉膛负压。7.在三冲量给水控制系统中，三个信号分别是________、________和给水流量。8.汽轮机危急跳闸系统（ETS）中，为了防止误动和拒动，通常采用________逻辑进行超速保护判断。9.1151系列电容式压力变送器是将被测压力转换成________的变化，再通过测量电路转换为标准电流信号。10.PID调节器中，积分时间常数Ti越小，积分作用越________；微分时间常数Td越大，微分作用越________。11.现代大型单元机组通常采用________控制方式，将锅炉和汽轮机作为一个整体进行控制。12.热工信号报警系统通常分为________报警和________报警两类。13.电缆屏蔽层接地时，应遵循________点接地原则，以避免地环路电流产生干扰。14.旋涡流量计（涡街流量计）是基于________原理制成的新型流量仪表。15.气场定位器的输入信号通常是________mA的标准电流信号。五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分。）1.简述热电偶中间导体定律的内容及其在工业测温中的应用。2.什么是调节阀的“气开”和“气关”特性？选择时应遵循什么原则？3.简述串级控制系统的结构特点及其相比单回路控制系统的优势。4.在DCS系统检修中，对控制机柜（柜内）进行外观和接线检查时，应注意哪些主要项目？5.什么是积分饱和现象？如何防止积分饱和？6.简述锅炉汽包虚假水位产生的原因及其对控制的影响。六、计算与分析题（本大题共3小题，每小题10分，共30分。）1.某测温系统采用K型热电偶（镍铬-镍硅）和配套的补偿导线，仪表（不带冷端补偿）置于控制室（室温为25℃）。现测得热电势为35.714mV（已包含补偿导线延伸后的电势）。已知K型热电偶在25℃时的分度表电势为1.000mV，在900℃时的电势为37.326mV。请计算被测实际温度。2.已知一个简单控制系统的对象传递函数为(s)=(1)求系统的闭环传递函数。(2)若输入为单位阶跃信号R(s)(3)简要说明的大小对系统稳态误差和响应速度的影响。3.某流量测量系统采用标准孔板配差压变送器。设计工况下，差压变送器量程为0~40kPa，对应流量0~500t/h。现因工艺改造，最大流量变为600t/h，孔板尺寸不变。请计算新的差压变送器量程应为多少？（提示：流量与差压的关系为Q=七、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分。）1.某单元机组采用直吹式制粉系统，锅炉过热蒸汽温度控制系统设计为串级控制系统，以减温器出口温度为副被控量，过热器出口温度为主被控量。(1)请画出该串级控制系统的原理方框图。（注明主、副对象，主、副调节器，主、副变送器及执行器）(2)简述在该系统中，副回路（减温水量控制）和主回路（过热汽温控制）的主要任务分别是什么？(3)若减温水流量发生阶跃扰动，简述该控制系统的调节过程。2.某300MW机组DCS系统发生故障，部分操作员站显示所有数据“NA”或数值冻结，但工程师站数据正常，且机组运行参数无明显波动。(1)分析可能导致该故障的原因有哪些？（至少列出三点）(2)作为热工自动化工程师，你应该采取哪些紧急排查步骤？(3)如果DCS服务器发生冗余切换失败，可能会导致什么严重后果？应如何预防？参考答案及解析一、单项选择题1.B2.C3.A4.C5.B6.C7.C8.C9.C10.B11.B12.C13.B14.A15.C16.B17.B18.B19.C20.D二、多项选择题1.ABCDE2.ABC3.ABDE4.ABC5.ABCDE6.ABCD7.ABCDE8.AB9.ABCE10.ABCD三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.×7.×8.√9.×10.×11.√12.√13.×14.√15.√四、填空题1.开尔文2.1003.零4.Kv（或Cv）5.隔离6.维持主蒸汽压力、维持蒸汽温度（或负荷控制）7.汽包水位、蒸汽流量8.三取二（2oo3）9.电容10.强、强11.协调12.硬报警、软报警13.单14.卡曼涡街（或流体振荡）15.4~20五、简答题1.答：中间导体定律指出：在热电偶回路中接入第三种金属材料，只要该材料两端温度相同，则该第三种导体不影响回路的总热电势。应用：在工业测温中，利用该定律，我们可以将热电偶的冷端从高温或不稳定的现场延伸到温度恒定的控制室，利用连接导线（补偿导线）作为第三种导体接入测量仪表，从而准确测量温度。2.答：“气开”特性：指有气压信号输入时阀门打开，无信号（或信号中断）时阀门关闭。“气关”特性：指有气压信号输入时阀门关闭，无信号（或信号中断）时阀门打开。选择原则：应从工艺生产安全角度考虑。当气源中断或调节器故障无信号输出时，阀门应处于能保证设备或系统安全的位置。例如，加热炉燃料入口阀通常选“气开”，以保证故障时切断燃料，防止过热；而锅炉给水阀若故障时希望全开以防止干锅，则选“气关”。3.答：结构特点：串级控制系统由主、副两个控制回路组成。主调节器的输出作为副调节器的给定值，副调节器的输出控制执行器。系统中有两个被控对象（主、副对象），两个调节器，两个变送器。优势：(1)改善了对象特性，副回路的存在减小了副对象的等效时间常数，加快了工作频率。(2)具有较强的抗干扰能力，能及时克服进入副回路的扰动。(3)提高了系统的工作频率，改善了控制质量。4.答：(1)检查机柜外壳接地是否良好，防静电接地是否可靠。(2)检查机柜内风扇运转是否正常，滤网是否清洁。(3)检查模件安装是否牢固，有无松动或接触不良。(4)检查端子接线是否整齐、牢固，有无松动、氧化或短路现象。(5)检查电缆线号标识是否清晰、正确。(6)检查电源模件指示灯是否正常，电压是否符合要求。(7)检查是否有异物或灰尘堆积，保持清洁。5.答：现象：当系统受到扰动，偏差长时间无法消除时，由于积分作用的存在，调节器的输出会持续增大或减小，直到达到输出限幅值（饱和），此时即使偏差反向，调节器输出也无法立即变化，导致控制滞后，甚至系统失控。防止措施：(1)采用积分分离算法（当偏差大时切除积分，偏差小时投入积分）。(2)采用PI-P逻辑切换。(3)在调节器输出侧加限幅，并配合抗积分饱和反馈电路（或逻辑），使得输出饱和时停止积分累积。6.答：原因：当蒸汽负荷（流量）突然增加时，汽包内水面的汽泡体积迅速膨胀，导致水位瞬间上升；反之，负荷突减时水位瞬间下降。这种水位的变化方向与物质不平衡引起的水位变化方向相反的现象，称为“虚假水位”。影响：虚假水位会造成控制系统的误动作。如果仅根据水位信号进行单冲量控制，负荷增加时水位上升，调节器会错误地减小给水流量，加剧物质不平衡，导致水位进一步剧烈波动，甚至引发事故。因此，大容量锅炉必须引入蒸汽流量前馈信号（三冲量控制）来补偿虚假水位的影响。六、计算与分析题1.解：根据中间导体定律，仪表测得的总电势等于热端电势E(t,)在本题中，仪表显示的电势=35.714mV是基于热电偶热端温度t即：E(已知：E(根据热电偶性质：E(所以：E(查分度表（或题目已知数据），已知E(36.714mV略小于37.326m若需精确计算，可线性插值：ΔE在900℃附近，K型热电偶热电势率（塞贝克系数）约为41μΔt所以实际温度t≈（注：若题目仅要求利用已知数据估算，直接得出约885℃即可）。答：被测实际温度约为885℃。2.解：(1)闭环传递函数Φ((2)当=1时，Φ输入R(根据终值定理，稳态值y((3)稳态误差=r由此可见，越大，稳态误差越小，但纯比例控制无法完全消除稳态误差。从闭环特征方程10s+1越大，极点离虚轴越远，系统响应速度越快（调节时间越短）。3.解：根据流量公式Q=k，对于同一孔板，系数设计工况下：500=新工况下：600=两式相除：=。1.2=。Δ=答：新的差压变送器量程应设置为0~57.6kPa。七、综合应用题1.答：(1)原理方框图：[主给定值]->[主调节器](+)->[副调节器]->[执行器/减温水阀]->[副对象/减温器]->[副变送器]->(-)|^v|[主对象/过热器]->[主变送器]->(-)<-----+(注：副回路是内环，主回路是外环。主调节器输出是副调节器的给定。)(2)任务：副回路：快速消除减温水流量自身的扰动（如水压波动），以及减温器出口侧的次要干扰，保证减温器出口温度（导前温度）快速跟随主调节器的输出要求。起粗调作用。主回路：维持过热器出口主蒸汽温度在设定值。根据主汽温的偏差，修正副回路的给定值。起细调作用，最终保证控制指标。(3)调节过程：当减温水流量发生阶跃扰动（例如突然增大）：1.扰动首先作用于副对象（减温器），导致减温器出口温度（副被控量）迅