化工仪表维修工理论知识习题及答案

化工仪表维修工理论知识习题及答案1.在化工仪表维修中，用于测量管道内液体流量的差压式流量计，其测量原理基于（）。A.伯努利方程B.法拉第电磁感应定律C.热传导定律D.压电效应答案：A2.一台压力变送器的输出信号为4-20mADC，对应的测量范围为0-100kPa。当输出电流为12mA时，被测压力值应为（）。A.25kPaB.50kPaC.75kPaD.100kPa答案：B3.热电偶测温时，需要接入第三种导体构成测量回路，只要保证（），则对测量结果无影响。A.第三种导体两端温度相同B.第三种导体材料与热电偶相同C.第三种导体截面积足够大D.第三种导体电阻率低答案：A4.在自动控制系统中，调节器的作用是（）。A.测量被控变量B.接受偏差信号，按一定规律输出控制信号C.执行控制命令，改变操纵变量D.显示过程参数答案：B5.下列仪表中，属于物位测量仪表的是（）。A.涡街流量计B.雷达液位计C.氧化锆分析仪D.转速表答案：B6.DCS系统中，控制站的主要功能不包括（）。A.完成连续控制、顺序控制、逻辑控制B.对现场信号进行I/O处理C.工程师进行系统组态和调试D.与操作站进行数据交换答案：C7.关于安全栅，以下说法正确的是（）。A.安全栅可以安装在危险场所B.齐纳安全栅的核心元件是快速熔断器C.隔离式安全栅通过变压器实现能量限制和隔离D.安全栅的作用是放大信号答案：C8.调节阀的流量特性是指（）之间的关系。A.阀杆行程与流体流量B.阀前压力与阀后压力C.介质温度与流量D.介质密度与流量答案：A9.一台气动薄膜调节阀，若输入信号增加时阀杆向下移动，则该阀为（）。A.正作用执行机构，正装阀B.正作用执行机构，反装阀C.反作用执行机构，正装阀D.反作用执行机构，反装阀答案：A10.在PID调节规律中，微分作用主要用来（）。A.消除余差B.实现无差调节C.克服调节对象的容量滞后D.提高系统稳定性答案：C11.下列属于多选：关于化工仪表防爆，正确的措施有（）。A.在爆炸危险区域使用隔爆型仪表B.本质安全型仪表可以用于0区C.对仪表信号线路采用电缆穿管敷设D.在仪表回路中串联安全栅E.提高仪表外壳的防护等级即可防爆答案：A,B,C,D12.下列属于多选：可能导致差压变送器测量流量时指示偏低的故障原因有（）。A.正压侧引压管堵塞B.负压侧引压管有泄漏C.三阀组中的平衡阀内漏D.变送器零点漂移为正E.流量孔板安装方向反了答案：B,C13.下列属于多选：DCS系统接地通常包括（）。A.保护地B.逻辑地C.屏蔽地D.本安地E.防雷地答案：A,B,C,D14.下列属于多选：关于阀门定位器的作用，描述正确的有（）。A.消除阀杆摩擦，提高调节品质B.改变调节阀的流量特性C.实现分程控制D.加快阀杆动作速度E.降低气源压力要求答案：A,B,C,D15.国际单位制中，压力的基本单位是______。答案：帕斯卡（Pa）16.热电偶产生的热电势大小与热电偶材料的______和两端的______有关，而与热电偶的______和______无关。答案：材质；温度差；长度；直径17.调节阀的“风开式”是指当输入的气动信号压力______时，阀门______；反之则为“风关式”。答案：增加；打开（或开度增大）18.在控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的______。答案：静态19.仪表测量误差的表示方法通常有绝对误差、______和______。答案：相对误差；引用误差20.根据供电方式，二线制变送器是指______和______共用两根导线。答案：供电；信号传输21.罗斯蒙特3051系列智能变送器采用的通信协议是______协议。答案：HART22.仪表管路的防腐涂漆颜色规定：气动信号管路为______色，仪表空气管路为______色。答案：天蓝；深蓝23.简单描述热电偶与热电阻测温原理的主要区别。答案：热电偶的测温原理是基于热电效应（塞贝克效应），即两种不同材质的导体两端连接形成闭合回路，当两端温度不同时，回路中会产生热电势，通过测量热电势来得知温度。热电阻的测温原理是基于金属导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的特性，通过测量电阻体的阻值来得知温度。前者属于电势式，后者属于电阻式。24.什么是调节阀的流通能力Cv值？其定义是什么？答案：调节阀的流通能力Cv值表示调节阀在全开状态下，阀两端压差为1psi（磅/平方英寸），流体为60℉的清水时，每小时流经阀门的体积（美加仑数）。它是表征阀门流通能力的参数。国际单位常用Kv值，定义为阀前后压差为100kPa，流体密度为1g/cm³时，每小时流经阀门的立方米数。25.简述在DCS系统维护中，为何不能随意修改控制站的组态，尤其是在生产装置运行期间？答案：控制站是DCS系统执行控制运算的核心，其内部装载着经过编译的控制程序（组态），直接控制着现场设备的运行。随意修改控制站组态，尤其是运行期间在线修改，可能导致以下严重后果：1.控制逻辑错误，引发误操作或误停车，造成生产波动甚至安全事故。2.可能破坏原有控制程序的完整性，导致控制站运行异常或死机。3.修改过程中可能产生不可预知的中间状态，直接威胁生产安全。任何修改必须遵循严格的变更管理程序，经过充分评估、测试和审批，并在安全条件下（如停车或切至手动）进行。26.仪表安装中，为何要对测量蒸汽流量的差压变送器安装冷凝罐（冷凝器）？简述其安装要点。答案：原因：测量蒸汽流量时，引压管内必须充满相同的冷凝液，以保持正负压侧液柱高度一致，避免产生附加误差。高温蒸汽直接进入变送器会损坏膜片。安装要点：1.取压口应水平或向上倾斜安装。2.冷凝罐应安装在取压口和变送器之间，且高度一致。3.正负压侧两个冷凝罐应处于同一水平高度。4.安装后，需确保两个冷凝罐和引压管内充满冷凝液，并排除气泡。27.试分析一个用孔板测量气体流量的系统，在冬季运行时指示正常，到夏季运行时指示逐渐偏低，可能的原因有哪些？（至少列出三点）答案：1.温度变化影响：夏季环境温度高，气体密度相比冬季设计工况降低。在相同体积流量下，质量流量和差压会减小，导致指示偏低。若未进行温度补偿，指示会不准确。2.引压管路问题：夏季雨水或潮湿空气可能使引压管低点积聚冷凝液，增加了额外的静压，导致差压测量值减小，指示偏低。3.变送器零点漂移：环境温度变化可能引起变送器零点和量程的轻微漂移，需检查校准。4.孔板磨损或脏污：长期运行可能使孔板直角边缘磨损或表面结垢，导致流出系数变化，测量误差增大。28.简述PID调节器中比例度（P）、积分时间（I）、微分时间（D）对控制系统过渡过程的影响。答案：比例度P：影响系统的响应速度和稳定性。P越小（比例作用越强），系统响应加快，余差减小，但过小会使系统振荡加剧，稳定性变差。积分时间I：用于消除余差。I越小（积分作用越强），消除余差能力越强，但会使系统响应变慢，稳定性下降，可能引起积分饱和和振荡。微分时间D：提供超前调节作用，反映变化趋势。D适当增大可以改善系统稳定性，减小超调量，缩短调节时间，克服容量滞后。但D过大或对噪声敏感的系统会引入高频干扰，使系统产生振荡。29.某装置用一台差压变送器与节流装置配合测量水流量，设计最大流量为50t/h，对应差压为40kPa。变送器量程设置为0-40kPa，输出4-20mA。请计算：（1）当变送器输出电流为12mA时，对应的差压值和瞬时流量是多少？（流量与差压的平方根成正比）（2）若实际使用中发现最大流量仅为40t/h，希望通过修改变送器量程来使指示准确（即40t/h时输出20mA），新的差压上限值应设置为多少kPa？答案：（1）已知：ΔP_max=40kPa,Q_max=50t/h,I_out=12mA。输出电流对应差压：ΔP=[(12-4)/(20-4)]*40kPa=(8/16)*40=20kPa。根据流量公式Q=K*√ΔP，K为常数。K=Q_max/√ΔP_max=50/√40。则当前流量Q=K*√ΔP=(50/√40)*√20=50*√(20/40)=50*√0.5≈50*0.7071≈35.36t/h。答：差压为20kPa，瞬时流量约为35.36t/h。（2）当实际最大流量Q'_max=40t/h时，要求输出20mA，即变送器差压上限ΔP'_max对应40t/h。流量公式比例关系：Q∝√ΔP。所以(Q'_max/Q_max)^2=ΔP'_max/ΔP_max。(40/50)^2=ΔP'_max/40。0.8^2=0.64=ΔP'_max/40。ΔP'_max=40*0.64=25.6kPa。答：新的差压上限应设置为25.6kPa。30.现有一套单回路温度控制系统，采用K型热电偶（0-600℃）、温度变送器（输出4-20mA）、PID调节器、电气阀门定位器、气动调节阀来控制加热炉出口温度。系统出现故障：被控温度持续低于设定值，且调节阀已全开（开度100%），温度仍无法上升。请根据上述现象，系统性地分析可能导致此故障的仪表环节原因（从测温元件、信号传输、调节单元、执行单元、其他等方面，至少列出五条可能原因）。答案：1.测温元件及变送器环节：热电偶接线端子松动或接触不良，导致热电势减小，变送器输出电流偏低，使调节器接收的温度测量值（PV）高于实际值，从而输出较小的控制信号。或者热电偶插入深度不够，测量位置不当，未反映真实温度。变送器本身零点负漂移或量程设置错误，导致输出信号偏低。2.信号传输环节：温度变送器至调节器的信号线存在接地或屏蔽不良，引入干扰导致PV值异常。或者信号线连接处有虚接，导致电阻增大，信号衰减。3.调节单元环节：调节器控制作用方向（正/反作用）设置错误。对于加热控制，通常应为反作用（温度低应增大输出），若设成正作用，则温度低时输出减小，阀门关小，加剧温度下降。或者PID参数设置严重不合理，如比例度过大、积分时间过长，导致控制作用微弱。4.执行单元环节：虽然阀门定位器指示开度100%，但实际阀芯可能脱落、卡死在全开位置但流通截面并未达到最大；或阀芯磨损严重，即使全开实际流量也很小。气源压力不足，导致阀门即使全开也无法提供足够推力或流量。阀门定位器故障，其接收的控制信号与输出的气压信号关系错误。5.其他环节：工艺方面，可能是加热炉燃料供应系统本身有问题（如燃料压力低、热值低、管路堵塞）。也可能是负荷突然增大，超出调节阀的设计能力。旁路阀未关严，大量流体未经加热直接流出。31.请阐述在化工装置进行仪表联锁系统（SIS）检修、调试或旁路（Bypass）操作时，必须遵循的安全规程和步骤要点。答案：1.工作许可：必须办理正式的联锁工作票（或安全作业许可证），明确工作内容、影响范围、安全措施、时间等，并经过工艺操作人员、安全人员和仪表负责人的共同审批。2.风险沟通与确认：与工艺操作人员充分沟通，确认当前工艺状态，评估作业风险。确保工艺过程处于安全稳定状态，必要时需工艺停车或降负荷。3.安全措施实施：在操作前，必须由工艺人员将相关回路切至“手动”模式或通过工程师站（在权限和监督下）将联锁置于“旁路”状态，并悬挂醒目的“联锁旁路”或“禁止操作”警示牌。对于关键联锁，可能需要执行“双人操作、一人监护”制度。4.能量隔离与测试：若涉及现场传感器、执行机构等，需遵守上锁挂签（LOTO）程序，隔离相关气源、电源、工艺介质。使用经过校准的测试设备进行信号模拟和动作测试。5.检修与调试：严格按照图纸和规程进行检修、校准或逻辑修改。任何逻辑修改都必须有记录并经审批，修改后需进行全面的功能测试，包括传感器输入测试、逻辑运算测试和最终元件（如电磁阀、切断阀）动作测试。6.恢复与确认：工作完成后，必须由仪表人员和工艺人员共同确认。首先移除旁路，然后逐步、逐项恢复联锁功能。进行最终的功能测试，确认联锁动作正确、及时。所有测试必须有记录和双方签字确认。7.工作票闭环：确认系统恢复正常后，归还工作票，告知相关人员联锁已投用。32.某反应器压力控制系统，采用压力变送器（量程0-1.0MPaG）、PI调节器和气动调节阀（风关阀）构成。正常操作压力为0.5MPaG。在某一时刻，系统出现剧烈振荡，压力在0.3-0.7MPaG之间大幅波动。作为仪表维修工，你应如何着手排查和解决此问题？请写出详细的排查思路和步骤。答案：排查思路：首先区分是工艺原因还是仪表原因。从系统外围到核心，从简单到复杂。详细步骤：1.初步观察与沟通：观察DCS趋势图，看振荡是周期性还是无规律。与工艺操作人员沟通，了解振荡发生前后工艺条件有无变化（如进料量、温度、反应状况等）。尝试将控制回路切至“手动”模式，观察压力变化。若切手动后压力逐渐稳定，则问题很可能在仪表控制回路；若仍振荡，则可能为工艺设备或负荷本身剧烈波动所致。2.检查变送器及引压管路：检查压力变送器引压管有无堵塞、泄漏。特别是测量易结晶、聚合介质的引压管