2025年高級(jí)化工儀表維修工理論知識(shí)試題庫及答案一、選擇題（一）單項(xiàng)選擇題1.測(cè)量某設(shè)備的壓力，壓力為1.5MPa，要求測(cè)量誤差不超過±0.03MPa，應(yīng)選擇的壓力表精度等級(jí)為（）。A.1.0級(jí)B.1.5級(jí)C.2.0級(jí)D.2.5級(jí)答案：A解析：根據(jù)精度等級(jí)計(jì)算公式\(\delta=\frac{\Delta}{A}\times100\%\)（其中\(zhòng)(\delta\)為精度等級(jí)，\(\Delta\)為允許絕對(duì)誤差，\(A\)為儀表量程）。本題中\(zhòng)(\Delta=0.03MPa\)，\(A=1.5MPa\)，則\(\delta=\frac{0.03}{1.5}\times100\%=2\%\)。為保證測(cè)量誤差不超過要求，應(yīng)選擇精度等級(jí)不低于計(jì)算值且符合標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)系列的值，標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)系列有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0等，所以應(yīng)選1.0級(jí)。2.熱電阻溫度計(jì)是基于（）的原理來測(cè)量溫度的。A.熱電效應(yīng)B.熱阻效應(yīng)C.熱輻射效應(yīng)D.熱對(duì)流效應(yīng)答案：B解析：熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性（即熱阻效應(yīng)）來測(cè)量溫度的。熱電效應(yīng)是熱電偶溫度計(jì)的工作原理；熱輻射效應(yīng)常用于輻射溫度計(jì)；熱對(duì)流效應(yīng)與溫度測(cè)量的原理并無直接關(guān)聯(lián)。3.調(diào)節(jié)閥的流量特性取決于（）。A.閥芯形狀B.閥座直徑C.閥前壓力D.閥后壓力答案：A解析：調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與閥門相對(duì)開度之間的關(guān)系，它主要取決于閥芯的形狀。閥座直徑影響閥門的流通能力；閥前壓力和閥后壓力會(huì)影響閥門的實(shí)際流量，但不是決定流量特性的關(guān)鍵因素。4.以下哪種氣體傳感器可用于檢測(cè)一氧化碳（CO）氣體（）。A.氧化鋯傳感器B.半導(dǎo)體式傳感器C.熱導(dǎo)式傳感器D.紅外吸收式傳感器答案：B解析：半導(dǎo)體式傳感器可用于檢測(cè)一氧化碳等多種氣體。氧化鋯傳感器主要用于測(cè)量氧氣含量；熱導(dǎo)式傳感器常用于測(cè)量氫氣等具有較大熱導(dǎo)率差異的氣體；紅外吸收式傳感器可用于檢測(cè)二氧化碳等具有特定紅外吸收特性的氣體。5.在DCS系統(tǒng)中，I/O卡件的作用是（）。A.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理B.完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與計(jì)算機(jī)之間的轉(zhuǎn)換C.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制策略D.提供人機(jī)交互界面答案：B解析：I/O卡件即輸入/輸出卡件，其主要作用是完成現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)（如模擬量、開關(guān)量等）與計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理以及控制策略是控制器的功能；提供人機(jī)交互界面通常是操作站的任務(wù)。（二）多項(xiàng)選擇題1.下列屬于流量測(cè)量儀表的有（）。A.差壓式流量計(jì)B.電磁流量計(jì)C.渦街流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)答案：ABCD解析：差壓式流量計(jì)通過測(cè)量節(jié)流裝置前后的壓力差來計(jì)算流量；電磁流量計(jì)基于電磁感應(yīng)原理測(cè)量導(dǎo)電液體的流量；渦街流量計(jì)利用流體振動(dòng)原理測(cè)量流量；轉(zhuǎn)子流量計(jì)是通過轉(zhuǎn)子的位置來反映流量大小，它們都屬于流量測(cè)量儀表。2.儀表控制系統(tǒng)中常用的抗干擾措施有（）。A.屏蔽B.接地C.濾波D.隔離答案：ABCD解析：屏蔽可以減少外界電磁場(chǎng)對(duì)儀表信號(hào)的干擾；接地能為干擾電流提供低阻抗通路，將干擾引入大地；濾波可以去除信號(hào)中的干擾成分；隔離能切斷干擾的傳播途徑，它們都是儀表控制系統(tǒng)中常用的抗干擾措施。3.調(diào)節(jié)閥按其能源形式可分為（）。A.氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥B.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥C.液動(dòng)調(diào)節(jié)閥D.智能調(diào)節(jié)閥答案：ABC解析：調(diào)節(jié)閥按能源形式可分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（以壓縮空氣為動(dòng)力源）、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（以電能為動(dòng)力源）和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥（以液體壓力為動(dòng)力源）。智能調(diào)節(jié)閥是從功能和控制方式的角度來定義的，不屬于按能源形式的分類。4.以下關(guān)于熱電偶的說法正確的有（）。A.熱電偶的熱電勢(shì)與兩端溫度差有關(guān)B.熱電偶的熱電勢(shì)與熱電偶的材料有關(guān)C.熱電偶的冷端溫度必須保持恒定D.熱電偶可以測(cè)量高溫、中溫、低溫答案：ABCD解析：熱電偶的熱電勢(shì)大小取決于熱端和冷端的溫度差，且不同材料的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)不同；為了準(zhǔn)確測(cè)量溫度，熱電偶的冷端溫度通常需要保持恒定，或者進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償；熱電偶具有較寬的測(cè)量范圍，可以測(cè)量高溫、中溫、低溫。5.可編程邏輯控制器（PLC）的編程語言有（）。A.梯形圖語言B.指令表語言C.功能塊圖語言D.結(jié)構(gòu)化文本語言答案：ABCD解析：梯形圖語言形象直觀，類似于繼電器控制電路；指令表語言是一種助記符形式的編程語言；功能塊圖語言以功能塊為基本元素進(jìn)行編程；結(jié)構(gòu)化文本語言類似于高級(jí)編程語言，它們都是PLC常用的編程語言。二、判斷題1.壓力變送器的輸出信號(hào)一定是420mA電流信號(hào)。（）答案：錯(cuò)誤解析：壓力變送器的輸出信號(hào)有多種形式，除了420mA電流信號(hào)外，還有05V、15V等電壓信號(hào)，以及數(shù)字信號(hào)等。2.熱電阻溫度計(jì)的測(cè)量精度一般比熱電偶溫度計(jì)高。（）答案：正確解析：熱電阻溫度計(jì)在中低溫測(cè)量時(shí)，具有較高的精度和穩(wěn)定性；熱電偶溫度計(jì)雖然測(cè)量范圍廣，但在精度方面相對(duì)熱電阻溫度計(jì)在中低溫段稍低。3.調(diào)節(jié)閥的氣開式和氣關(guān)式可以通過改變閥門的安裝方式來相互轉(zhuǎn)換。（）答案：錯(cuò)誤解析：調(diào)節(jié)閥的氣開式和氣關(guān)式主要取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式和閥芯的正裝、反裝，不能簡單地通過改變閥門的安裝方式來相互轉(zhuǎn)換。4.傳感器的靈敏度越高，其測(cè)量精度就一定越高。（）答案：錯(cuò)誤解析：傳感器的靈敏度是指傳感器輸出變化量與輸入變化量的比值，而測(cè)量精度不僅與靈敏度有關(guān)，還與線性度、重復(fù)性、遲滯等因素有關(guān)。靈敏度高并不意味著測(cè)量精度一定高。5.在DCS系統(tǒng)中，冗余設(shè)計(jì)可以提高系統(tǒng)的可靠性。（）答案：正確解析：冗余設(shè)計(jì)是指在系統(tǒng)中設(shè)置備用設(shè)備或部件，當(dāng)主設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，備用設(shè)備可以立即投入運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。三、簡答題1.簡述差壓式流量計(jì)的工作原理。答案：差壓式流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理工作的。在管道中安裝節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴等），當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置的截面積突然變小，流體的流速會(huì)加快，根據(jù)伯努利方程，流體的壓力會(huì)降低，從而在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差。這個(gè)壓力差與流體的流量存在一定的函數(shù)關(guān)系，通過測(cè)量節(jié)流裝置前后的壓力差，并結(jié)合流體的物性參數(shù)和節(jié)流裝置的幾何參數(shù)等，就可以計(jì)算出流體的流量。2.說明熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)脑蚝统Ｓ梅椒?。答案：原因：熱電偶的熱電?shì)大小不僅與熱端溫度有關(guān)，還與冷端溫度有關(guān)，只有當(dāng)冷端溫度保持恒定時(shí)，熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，冷端溫度往往會(huì)受到環(huán)境溫度的影響而發(fā)生變化，為了準(zhǔn)確測(cè)量熱端溫度，就需要對(duì)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。常用方法：（1）冷端恒溫法：將熱電偶的冷端置于恒溫裝置中，使冷端溫度保持恒定。（2）計(jì)算修正法：根據(jù)熱電偶的分度表，在測(cè)量得到熱電勢(shì)后，結(jié)合實(shí)際測(cè)量的冷端溫度，通過計(jì)算進(jìn)行修正，得到熱端的實(shí)際溫度。（3）補(bǔ)償電橋法：利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)變化。（4）半導(dǎo)體集成溫度傳感器補(bǔ)償法：利用半導(dǎo)體集成溫度傳感器測(cè)量冷端溫度，并通過電路進(jìn)行補(bǔ)償。3.調(diào)節(jié)閥的流量特性有哪幾種？簡述各自的特點(diǎn)。答案：調(diào)節(jié)閥的流量特性主要有以下幾種：（1）直線流量特性：相對(duì)流量與相對(duì)開度成直線關(guān)系，即單位行程變化所引起的流量變化是常數(shù)。其特點(diǎn)是在小開度時(shí)，流量變化大，調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，容易產(chǎn)生調(diào)節(jié)過頭的現(xiàn)象；在大開度時(shí)，流量變化小，調(diào)節(jié)作用弱，調(diào)節(jié)不夠靈敏。（2）等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性）：相對(duì)流量的相對(duì)變化量與相對(duì)開度的變化量成正比。其特點(diǎn)是在小開度時(shí)，流量變化小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)；在大開度時(shí)，流量變化大，調(diào)節(jié)靈敏，能夠較好地適應(yīng)負(fù)荷變化。（3）快開流量特性：在開度較小時(shí)，流量就有較大的變化，隨著開度的增大，流量增加的速度逐漸減慢。這種特性適用于迅速啟閉的場(chǎng)合，如雙位控制。（4）拋物線流量特性：流量與開度的平方成比例關(guān)系，其特性介于直線流量特性和等百分比流量特性之間。4.簡述PLC的掃描工作方式及其優(yōu)點(diǎn)。答案：掃描工作方式：PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入采樣階段，PLC讀取所有輸入端子的狀態(tài)，并將其存入輸入映像寄存器中；在程序執(zhí)行階段，PLC按照梯形圖程序的順序，依次對(duì)各條指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，并將運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像寄存器中；在輸出刷新階段，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容傳送到輸出端子，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。優(yōu)點(diǎn)：（1）提高了系統(tǒng)的抗干擾能力：由于PLC是周期性地對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，輸入信號(hào)的變化不會(huì)立即影響程序的執(zhí)行和輸出，從而減少了外界干擾信號(hào)的影響。（2）程序執(zhí)行的順序性和確定性：PLC按照固定的順序執(zhí)行程序，使得程序的執(zhí)行具有確定性，便于程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)。（3）可以實(shí)現(xiàn)集中控制：PLC可以同時(shí)處理多個(gè)輸入和輸出信號(hào)，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中控制和管理。四、計(jì)算題1.用一臺(tái)010MPa、精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表測(cè)量壓力，求該壓力表的最大允許絕對(duì)誤差。答案：根據(jù)精度等級(jí)計(jì)算公式\(\delta=\frac{\Delta}{A}\times100\%\)（其中\(zhòng)(\delta\)為精度等級(jí)，\(\Delta\)為允許絕對(duì)誤差，\(A\)為儀表量程）。已知\(\delta=1.5\%\)，\(A=10MPa\)，則\(\Delta=\delta\timesA\div100\%=1.5\%\times10=0.15MPa\)。所以該壓力表的最大允許絕對(duì)誤差為±0.15MPa。2.已知某孔板差壓式流量計(jì)的流量系數(shù)\(C=0.6\)，孔板開孔直徑\(d=50mm\)，管道內(nèi)徑\(D=100mm\)，被測(cè)流體為水，密度\(\rho=1000kg/m3\)，節(jié)流裝置前后的壓力差\(\Deltap=10000Pa\)，求通過該流量計(jì)的水的流量（體積流量）。答案：首先計(jì)算雷諾數(shù)修正系數(shù)\(\beta=\frac1666111{D}=\frac{50}{100}=0.5\)。根據(jù)差壓式流量計(jì)的流量計(jì)算公式\(q_{v}=C\varepsilonA_{0}\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}\)（對(duì)于不可壓縮流體，膨脹系數(shù)\(\varepsilon=1\)），孔板的開孔面積\(A_{0}=\frac{\pi}{4}d^{2}=\frac{\pi}{4}\times(0.05)^{2}\)。將已知數(shù)據(jù)代入公式可得：\(A_{0}=\frac{\pi}{4}\times(0.05)^{2}\approx0.00196m^{2}\)\(q_{v}=C\varepsilonA_{0}\sqrt{\frac{2\Deltap}{\rho}}=0.6\times1\times0.00196\times\sqrt{\frac{2\times10000}{1000}}\)\(q_{v}=0.6\times0.00196\times\sqrt{20}\approx0.0065m3/s=23.4m3/h\)所以通過該流量計(jì)的水的體積流量約為23.4m3/h。五、綜合題1.某化工生產(chǎn)過程中需要對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力進(jìn)行精確控制。溫度控制范圍為100200℃，壓力控制范圍為13MPa。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的儀表控制系統(tǒng)，說明所選用的儀表及其作用，并畫出系統(tǒng)框圖。答案：選用儀表及作用：（1）溫度傳感器：選用熱電偶或熱電阻溫度計(jì)，用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。熱電偶適用于較高溫度的測(cè)量，熱電阻適用于中低溫測(cè)量，這里可根據(jù)實(shí)際情況選擇。（2）溫度變送器：將溫度傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)，以便與后續(xù)的控制器進(jìn)行連接。（3）壓力傳感器：選用壓力變送器，測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)的壓力，并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)。（4）控制器：可選用可編程邏輯控制器（PLC）或分布式控制系統(tǒng)（DCS）的控制器?？刂破鹘邮諟囟群蛪毫ψ兯推鬏敵龅男盘?hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)控制算法計(jì)算出控制量。（5）調(diào)節(jié)閥：選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)控制器輸出的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)釜的加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓力的控制。（6）操作站：提供人機(jī)交互界面，操作人員可以在操作站上設(shè)定溫度和壓力的設(shè)定值，監(jiān)控反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整等操作。系統(tǒng)框圖：