2025年化工自動化控制儀表作業(yè)模擬考試試題及答案一、單項選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.某化工反應(yīng)釜需測量-50℃~300℃的溫度，且環(huán)境存在振動干擾，優(yōu)先選用的溫度檢測儀表是（）。A.熱電阻（Pt100）B.熱電偶（K型）C.雙金屬溫度計D.輻射溫度計答案：A（熱電阻在中低溫區(qū)精度更高，Pt100穩(wěn)定性好，抗振動能力優(yōu)于熱電偶）2.差壓式流量計測量蒸汽流量時，若引壓管未加裝冷凝罐，可能導(dǎo)致（）。A.測量值偏大B.測量值偏小C.無信號輸出D.信號波動劇烈答案：B（蒸汽冷凝后若未形成穩(wěn)定液柱，正壓側(cè)壓力降低，差壓減小，顯示值偏小）3.氣動執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)氣源壓力范圍是（）。A.0.02~0.1MPaB.0.1~0.5MPaC.0.2~0.8MPaD.0.5~1.0MPa答案：A（氣動儀表標(biāo)準(zhǔn)信號為20~100kPa，對應(yīng)氣源壓力通常為0.14MPa，選項A符合）4.某腐蝕性液體儲罐需測量0~8m液位，介質(zhì)密度隨溫度變化較大，應(yīng)選用（）。A.差壓式液位計B.雷達液位計C.浮筒液位計D.磁翻板液位計答案：B（雷達液位計不受介質(zhì)密度、溫度影響，適用于腐蝕性液體）5.工業(yè)現(xiàn)場儀表接地電阻要求一般不大于（）。A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.20Ω答案：B（儀表系統(tǒng)接地電阻通常要求≤4Ω，特殊場合≤1Ω）6.PID控制器中，積分作用的主要目的是（）。A.減小動態(tài)偏差B.消除靜態(tài)偏差C.抑制超調(diào)D.提高響應(yīng)速度答案：B（積分作用通過累積誤差消除穩(wěn)態(tài)余差）7.防爆儀表標(biāo)志“ExdIIBT4Gb”中，“T4”表示（）。A.防爆等級B.溫度組別（最高表面溫度）C.氣體組別D.保護級別答案：B（T4對應(yīng)最高表面溫度≤135℃）8.渦街流量計的輸出信號與（）成正比。A.流體密度B.流體流速C.流體壓力D.管道直徑答案：B（渦街頻率與流速成正比，輸出信號反映流速）9.電磁流量計不能測量（）的流量。A.去離子水B.硫酸溶液C.柴油D.氫氧化鈉溶液答案：C（電磁流量計要求介質(zhì)電導(dǎo)率≥5μS/cm，柴油電導(dǎo)率極低）10.調(diào)節(jié)閥的流量特性中，“等百分比特性”是指（）。A.相對流量變化與相對開度變化成正比B.相對流量變化與相對開度的相對變化成正比C.流量與開度成線性關(guān)系D.流量與開度平方成正比答案：B（等百分比特性的相對增益為常數(shù)，即ΔQ/Q=KΔL/L）11.熱電阻三線制接法的主要目的是（）。A.提高抗干擾能力B.消除導(dǎo)線電阻影響C.簡化接線D.增加測量范圍答案：B（三線制通過電橋平衡抵消導(dǎo)線電阻對測量的影響）12.某壓力變送器量程為0~1.6MPa，輸出信號4~20mA，當(dāng)測量壓力為0.8MPa時，輸出電流應(yīng)為（）。A.8mAB.12mAC.16mAD.20mA答案：B（(0.8/1.6)×(20-4)+4=12mA）13.DCS系統(tǒng)中，I/O卡件的主要功能是（）。A.數(shù)據(jù)運算與控制B.現(xiàn)場信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換C.人機交互D.網(wǎng)絡(luò)通信答案：B（I/O卡件負責(zé)模擬量、開關(guān)量的輸入輸出轉(zhuǎn)換）14.超聲波物位計測量時，若介質(zhì)表面有大量泡沫，可能導(dǎo)致（）。A.測量值偏高B.測量值偏低C.無信號D.信號穩(wěn)定答案：A（泡沫反射超聲波，可能誤將泡沫表面作為真實物位）15.可燃氣體檢測儀的檢測原理中，催化燃燒式適用于（）。A.高濃度可燃氣體B.低濃度可燃氣體C.腐蝕性氣體D.惰性氣體答案：B（催化燃燒式在爆炸下限（LEL）范圍內(nèi)線性較好，適用于低濃度檢測）16.智能儀表與傳統(tǒng)儀表的主要區(qū)別是（）。A.具有數(shù)字通信功能B.精度更高C.體積更小D.無需外部電源答案：A（智能儀表通常集成微處理器，支持HART、Modbus等通信協(xié)議）17.調(diào)節(jié)閥的氣開式（FC）是指（）。A.氣源故障時閥全開B.氣源故障時閥全關(guān)C.信號增大時閥開度減小D.信號增大時閥開度增大答案：B（氣開式（AirtoOpen）：有氣開，斷氣關(guān)；氣關(guān)式（AirtoClose）：有氣關(guān)，斷氣開）18.溫度變送器的作用是（）。A.將溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號B.直接顯示溫度值C.控制溫度回路D.放大溫度傳感器信號答案：A（變送器將傳感器的低電平信號轉(zhuǎn)換為4~20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號）19.下列哪種儀表不需要導(dǎo)壓管（）。A.孔板流量計B.電磁流量計C.差壓式液位計D.壓力變送器答案：B（電磁流量計直接測量管道內(nèi)流體，無需導(dǎo)壓管）20.儀表校驗時，通常要求誤差不超過（）。A.量程的0.1%B.量程的0.5%C.允許基本誤差D.滿量程的1%答案：C（校驗需滿足儀表本身的精度等級要求，如0.5級儀表允許誤差為±0.5%FS）二、判斷題（共15題，每題1分，共15分）1.熱電偶的熱電勢大小僅與熱端和冷端溫度有關(guān)，與熱電極長度無關(guān)。（）答案：√（熱電勢由兩端溫度差決定，與電極長度、直徑無關(guān)）2.壓力儀表的量程選擇應(yīng)滿足被測壓力正常工作在量程的1/3~2/3范圍內(nèi)。（）答案：√（避免超壓損壞，同時保證測量精度）3.浮子流量計必須垂直安裝，且流體自下而上流動。（）答案：√（浮子依靠重力與流體浮力平衡，需垂直安裝）4.氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)輸出力與膜頭壓力成反比。（）答案：×（輸出力=膜頭壓力×膜片面積-彈簧反力，與膜頭壓力成正比）5.儀表接地可以與電氣設(shè)備接地共用同一接地體。（）答案：√（共用接地系統(tǒng)可避免電位差，但需滿足接地電阻要求）6.熱電阻測量時，若導(dǎo)線斷路，顯示儀表會顯示最大值。（）答案：×（熱電阻斷路時，測量橋路電流為0，顯示儀表可能顯示超量程或最小值）7.雷達液位計的測量精度受介質(zhì)介電常數(shù)影響，介電常數(shù)越大，回波越強。（）答案：√（介電常數(shù)高的介質(zhì)反射更明顯，測量更可靠）8.PID控制中，比例度（δ）增大，控制作用增強。（）答案：×（比例度δ=（Δu/Δe）×100%，δ增大，比例系數(shù)Kp減小，控制作用減弱）9.防爆儀表在危險場所使用時，電纜引入裝置必須密封，防止爆炸性氣體進入。（）答案：√（密封是防爆的關(guān)鍵措施之一）10.電磁流量計的襯里材料需根據(jù)介質(zhì)腐蝕性選擇，測量濃硫酸應(yīng)選用聚四氟乙烯襯里。（）答案：√（聚四氟乙烯（PTFE）耐強腐蝕，適用于濃硫酸）11.超聲波流量計可以測量非導(dǎo)電液體的流量。（）答案：√（超聲波流量計基于聲速差原理，與介質(zhì)導(dǎo)電性無關(guān)）12.雙法蘭液位計的毛細管填充液若泄漏，會導(dǎo)致測量值偏高。（）答案：×（填充液泄漏會使膜盒受力減小，差壓降低，測量值偏低）13.智能壓力變送器支持在線組態(tài)，可通過HART手操器修改量程和單位。（）答案：√（智能儀表通常具備遠程組態(tài)功能）14.調(diào)節(jié)閥的流通能力（Cv值）越大，說明閥門的流量調(diào)節(jié)范圍越小。（）答案：×（Cv值表示閥門的最大流通能力，Cv越大，調(diào)節(jié)范圍可能更大）15.可燃氣體檢測儀的安裝高度應(yīng)根據(jù)氣體密度確定，比空氣輕的氣體檢測儀應(yīng)安裝在設(shè)備上方。（）答案：√（輕于空氣的氣體會向上擴散，檢測儀需安裝在上方）三、簡答題（共5題，每題7分，共35分）1.簡述渦街流量計的工作原理及主要優(yōu)缺點。答案：渦街流量計基于卡門渦街原理：當(dāng)流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體（如三角柱）時，會在其兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦，漩渦分離頻率與流體流速成正比。優(yōu)點：無運動部件，可靠性高；測量范圍寬（量程比10:1~20:1）；壓力損失小。缺點：不適用于低雷諾數(shù)流體（Re<104）；易受振動干擾；測量液體時需避免氣穴現(xiàn)象。2.氣動調(diào)節(jié)閥安裝時需注意哪些事項？答案：（1）安裝方向：閥體箭頭與流體流向一致，氣開/氣關(guān)式需符合工藝安全要求（如事故狀態(tài)下切斷或打開）；（2）垂直度：閥桿應(yīng)垂直，水平管道上閥體重心應(yīng)向下；（3）前后直管段：上游≥10D，下游≥5D（D為管道直徑），保證流場穩(wěn)定；（4）旁路設(shè)置：安裝旁路閥，便于檢修時不中斷生產(chǎn)；（5）防振措施：振動大的場合需加支撐；（6）防爆要求：危險場所需選用防爆型執(zhí)行機構(gòu)；（7）管道吹掃：安裝前需清理管道，防止焊渣、雜物卡塞閥芯。3.簡述DCS系統(tǒng)的組成及各部分功能。答案：DCS（分布式控制系統(tǒng)）主要由以下部分組成：（1）工程師站：用于系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、程序下載和維護；（2）操作站：提供人機界面（HMI），顯示實時數(shù)據(jù)、報警和趨勢，支持操作指令下發(fā)；（3）控制站：核心控制單元，包含控制器（如CPU）和I/O卡件，負責(zé)數(shù)據(jù)采集、運算（如PID控制）和輸出控制信號；（4）通信網(wǎng)絡(luò)：采用冗余工業(yè)以太網(wǎng)（如Profibus、ModbusTCP），實現(xiàn)各站間數(shù)據(jù)傳輸；（5）現(xiàn)場儀表：包括傳感器（如溫度、壓力變送器）和執(zhí)行器（如調(diào)節(jié)閥），負責(zé)信號采集和執(zhí)行控制指令。4.熱電阻測溫時，為什么常采用三線制或四線制接法？答案：熱電阻的測量原理是通過測量其電阻值變化反映溫度。由于連接導(dǎo)線存在電阻（R線），若采用兩線制，導(dǎo)線電阻會串聯(lián)到測量回路中，導(dǎo)致測量誤差（ΔR=2R線）。三線制接法中，兩根導(dǎo)線接入電橋的相鄰橋臂，另一根接入電源回路，利用電橋平衡抵消導(dǎo)線電阻的影響（R線被分配到相鄰橋臂，誤差相互抵消）。四線制接法則通過兩根導(dǎo)線提供恒定電流（I），另外兩根導(dǎo)線測量熱電阻電壓（U=I×R熱），完全消除了導(dǎo)線電阻對電壓測量的影響（導(dǎo)線電阻壓降不計入U），適用于高精度測量（如實驗室）。5.分析溫度控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場溫度顯示正常但DCS顯示異常的可能原因及排查步驟。答案：可能原因：（1）溫度變送器故障（如信號輸出異常）；（2）傳輸電纜斷路、短路或屏蔽層接地不良（干擾信號）；（3）DCS輸入卡件損壞或組態(tài)錯誤（如量程設(shè)置不符）；（4）接線端子松動（如現(xiàn)場端子排或DCS柜內(nèi)端子接觸不良）。排查步驟：（1）現(xiàn)場用萬用表測量變送器輸出電流（正常應(yīng)為4~20mA），若異常則更換變送器；（2）檢查電纜絕緣電阻（≥20MΩ），用萬用表測量電纜通斷，確認無斷路/短路；（3）在DCS柜內(nèi)測量卡件輸入端信號（如用毫伏表測電壓），若信號正常但DCS顯示異常，檢查卡件供電和組態(tài)參數(shù)（量程、單位）；（4）緊固所有接線端子，用螺絲刀輕敲端子排觀察信號是否波動，排除接觸不良；（5）若上述正常，考慮電磁干擾（如電纜與動力線平行敷設(shè)），需重新布線或增加屏蔽措施。四、綜合分析題（共2題，每題15分，共30分）1.某化工企業(yè)反應(yīng)釜需控制溫度在200±2℃，介質(zhì)為腐蝕性液體，環(huán)境存在爆炸性氣體（IIB類，T3組）。現(xiàn)有以下儀表可選：K型熱電偶（0~1000℃，精度0.5級）、Pt100熱電阻（-200~600℃，精度0.1級）、一體化溫度變送器（4~20mA輸出，防爆標(biāo)志ExdIIBT4Gb）、氣動調(diào)節(jié)閥（氣開式，Cv=50）、電動調(diào)節(jié)閥（防爆型，4~20mA輸入）。（1）選擇合適的溫度檢測儀表并說明理由；（2）選擇合適的執(zhí)行器并說明理由；（3）設(shè)計簡單的控制方案（需包含儀表防爆要求）。答案：（1）應(yīng)選擇Pt100熱電阻+一體化溫度變送器。理由：反應(yīng)釜溫度200℃屬于中低溫（熱電阻在-200~600℃精度優(yōu)于熱電偶），Pt100精度0.1級（高于K型熱電偶的0.5級），更滿足±2℃控制要求；腐蝕性介質(zhì)需選用防腐型熱電阻（如不銹鋼保護套管）；一體化變送器集成溫度轉(zhuǎn)換功能，減少接線點，防爆標(biāo)志ExdIIBT4Gb符合IIB類T3組環(huán)境（T4表面溫度≤135℃<T3組要求的≤200℃，滿足防爆）。（2）應(yīng)選擇氣動調(diào)節(jié)閥（氣開式）。理由：氣動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單、防爆性能好（無需電源，避免電火花），適用于爆炸性環(huán)境；氣開式（FC）在氣源故障時閥關(guān)閉，可切斷加熱介質(zhì)（如蒸汽），防止反應(yīng)釜超溫，符合安全要求；Cv=50需根據(jù)工藝流量需求驗證（若最大流量Qmax=√(ΔP×Cv2/ρ)，需確保Cv匹配實際壓差和介質(zhì)密度）。（3）控制方案：Pt100熱電阻安裝于反應(yīng)釜內(nèi)（保護套管耐腐蝕），信號經(jīng)一體化溫度變送器轉(zhuǎn)換為4~20mA，傳輸至DCS控制系統(tǒng)；DCS通過PID算法計算輸出4~20mA控制信號至氣動調(diào)節(jié)閥定位器，調(diào)節(jié)加熱介質(zhì)（如蒸汽）流量，實現(xiàn)溫度控制。防爆要求：所有現(xiàn)場儀表（溫度變送器、調(diào)節(jié)閥定位器）需具備ExdIIBT4Gb及以上防爆標(biāo)志；電纜采用防爆穿線管敷設(shè)，引入裝置需密封；DCS控制站置于非防爆區(qū)，通過安全柵與現(xiàn)場儀表隔離。2.某精餾塔需測量塔頂餾出物（輕質(zhì)油，密度0.75g/cm3，溫度80℃，壓力0.1MPa）的流量，工藝要求量程0~50m3/h，精度≤0.5級，管道內(nèi)徑DN100（流速范圍0.5~3m/s）。可選儀表：孔板流量計（配套差壓變送器，精度0.5級）、電磁流量計（精度0.3級）、渦街流量計（精度0.5級）、渦輪流量計（精度0.2級）。（1）分析各儀表的適用性；（2）選擇最優(yōu)儀表并說明理由；（3）簡述安裝時需注意的關(guān)鍵點。答案：（1）適用性分析：孔板流量計：適用于清潔、無腐蝕性液體，需計算差壓（ΔP=ρv2/2，v=4Q/(πD2)=4×50/(3600×π×0.12)≈1.77m/s，ΔP=750×1.772/2≈1170Pa），但壓損大（約60%ΔP），需直管段（前10D后5D），精度0.5級符合要求；電磁流量計：要求介質(zhì)電導(dǎo)率≥5μS/cm，輕質(zhì)油電導(dǎo)率極低（通常<1μS