2025年大學(xué)化學(xué)工程與工藝（化工儀表及自動(dòng)化）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共20題，每題2分)1.化工儀表及自動(dòng)化中，以下哪種儀表可用于測(cè)量流量？（）A.溫度傳感器B.壓力變送器C.流量計(jì)D.液位計(jì)2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，反饋控制的核心是（）。A.測(cè)量變送環(huán)節(jié)B.控制器C.執(zhí)行器D.被控對(duì)象3.以下哪種控制規(guī)律能使系統(tǒng)快速響應(yīng)且無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差？（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制4.化工生產(chǎn)中，用于檢測(cè)壓力的彈性元件不包括（）。A.彈簧管B.波紋管C.膜片D.熱電偶5.流量測(cè)量中，節(jié)流裝置的輸出信號(hào)是（）。A.壓力信號(hào)B.流量信號(hào)C.差壓信號(hào)D.溫度信號(hào)6.在自動(dòng)化儀表中，將非電量轉(zhuǎn)換為電量的裝置是（）。A.傳感器B.變送器C.控制器D.執(zhí)行器7.以下哪種控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)前饋控制與反饋控制的結(jié)合？（）A.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)B.串級(jí)控制系統(tǒng)C.前饋控制系統(tǒng)D.前饋-反饋控制系統(tǒng)8.化工儀表的精度等級(jí)是根據(jù)（）來(lái)劃分的。A.最大絕對(duì)誤差B.相對(duì)百分誤差C.引用誤差D.基本誤差9.用于調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥，其流量系數(shù)與（）有關(guān)。A.閥門(mén)開(kāi)度B.流體密度C.流體粘度D.以上都是10.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，被控變量是（）。A.設(shè)定值B.測(cè)量值C.輸出值D.需要控制的工藝參數(shù)11.以下哪種溫度測(cè)量?jī)x表適用于測(cè)量高溫？（）A.熱電偶B.熱電阻C.溫度計(jì)D.紅外測(cè)溫儀12.在控制系統(tǒng)中，比例度越大，系統(tǒng)的（）。A.穩(wěn)定性越好B.響應(yīng)速度越快C.控制精度越高D.振蕩越劇烈13.化工生產(chǎn)中，用于測(cè)量液位的儀表有（）。A.差壓式液位計(jì)B.浮筒液位計(jì)C.雷達(dá)液位計(jì)D.以上都是14.自動(dòng)化儀表的信號(hào)傳輸方式不包括（）。A.模擬信號(hào)傳輸B.數(shù)字信號(hào)傳輸C.無(wú)線傳輸D.機(jī)械傳動(dòng)15.以下哪種控制算法能有效克服純滯后？（）A.大林算法B.史密斯預(yù)估控制算法C.模糊控制算法D.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法16.化工儀表及自動(dòng)化中，調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式是根據(jù)（）來(lái)確定的。A.工藝要求B.安全要求C.流量大小D.控制精度17.在控制系統(tǒng)中，積分時(shí)間越長(zhǎng)，積分作用（）。A.越強(qiáng)B.越弱C.不變D.先強(qiáng)后弱18.用于測(cè)量氣體壓力的儀表，其取壓口應(yīng)位于管道的（）。A.上方B.下方C.側(cè)面D.任意位置19.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，干擾作用于（）。A.設(shè)定值B.測(cè)量變送環(huán)節(jié)C.被控對(duì)象D.控制器20.以下哪種儀表可用于測(cè)量成分分析？（）A.氣相色譜儀B.液位計(jì)C.流量計(jì)D.壓力變送器第II卷（非選擇題共60分）一、填空題（每題2分，共10分）1.化工儀表及自動(dòng)化的主要任務(wù)是對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量、（）和（）。2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)按給定值的形式可分為（）控制系統(tǒng)、（）控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。3.流量測(cè)量的方法主要有（）測(cè)量法、（）測(cè)量法和容積測(cè)量法。4.調(diào)節(jié)閥的流量特性主要有（）特性、（）特性和快開(kāi)特性。5.溫度傳感器按測(cè)量方式可分為（）式溫度傳感器和（）式溫度傳感器。二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成部分及其作用。2.什么是比例控制規(guī)律？其特點(diǎn)是什么？3.流量測(cè)量中，常用的節(jié)流裝置有哪些？簡(jiǎn)述其工作原理。4.簡(jiǎn)述調(diào)節(jié)閥的選型原則。三、分析題（每題10分，共20分）1.某化工生產(chǎn)過(guò)程中，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)對(duì)液位進(jìn)行控制。已知液位設(shè)定值為5m，當(dāng)液位測(cè)量值為5.2m時(shí)，控制器輸出為4mA；當(dāng)液位測(cè)量值為4.8m時(shí)，控制器輸出為8mA。若控制器為比例控制器，試求其比例度。2.某化工反應(yīng)過(guò)程中，溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響較大?，F(xiàn)有一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，采用熱電偶作為溫度傳感器，熱電阻作為溫度變送器，PID控制器，調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器。請(qǐng)分析該系統(tǒng)中可能存在的干擾因素，并提出相應(yīng)的抗干擾措施。四、綜合題（10分）（材料：在某化工生產(chǎn)裝置中，需要對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力進(jìn)行精確控制。反應(yīng)釜內(nèi)的溫度范圍為100℃-200℃，壓力范圍為常壓到0.5MPa?，F(xiàn)有溫度傳感器、壓力傳感器、控制器、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備。）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)方案，說(shuō)明各設(shè)備的選型及連接方式，并簡(jiǎn)述控制原理。五、案例分析題（10分）（材料：某化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)流量控制系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的閥芯磨損嚴(yán)重。）請(qǐng)分析調(diào)節(jié)閥閥芯磨損對(duì)流量控制系統(tǒng)的影響，并提出解決措施。答案：1.C2.B3.D4.D5.C6.A7.D8.C9.D10.D11.A12.A13.D14.D15.B16.B17.B18.A19.C20.A填空題答案：1.顯示、控制2.定值、隨動(dòng)3.速度、差壓4.直線、等百分比5.接觸、非接觸簡(jiǎn)答題答案：1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)由測(cè)量變送環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象組成。測(cè)量變送環(huán)節(jié)將被控變量的物理量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；控制器根據(jù)測(cè)量值與設(shè)定值的偏差進(jìn)行運(yùn)算并輸出控制信號(hào)；執(zhí)行器接受控制信號(hào)并對(duì)被控對(duì)象施加控制作用；被控對(duì)象是被控制的生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備。2.比例控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)成比例關(guān)系。特點(diǎn)是控制作用及時(shí)、有力，能迅速克服干擾影響，但存在穩(wěn)態(tài)誤差。3.常用節(jié)流裝置有孔板、噴嘴、文丘里管等。工作原理是流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，流束收縮，流速增加，靜壓降低，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓差，通過(guò)測(cè)量壓差來(lái)計(jì)算流量。4.選型原則包括根據(jù)工藝要求確定調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)、口徑、材質(zhì)等；根據(jù)流體性質(zhì)選擇合適的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式；考慮調(diào)節(jié)閥的流量特性與系統(tǒng)特性的匹配；確保調(diào)節(jié)閥的工作壓力和溫度在允許范圍內(nèi)；滿足調(diào)節(jié)精度和可靠性要求等。分析題答案：1.比例度=（測(cè)量值上限-測(cè)量值下限）/（控制器輸出上限-控制器輸出下限）×（控制器輸出變化量/測(cè)量值變化量）=（5-0）/（8-4）×（8-4）/（5.2-4.8）=500%2.干擾因素可能有環(huán)境溫度變化、電源波動(dòng)、流體流量波動(dòng)、管道振動(dòng)等?？垢蓴_措施：溫度傳感器采用三線制或四線制連接減少溫度影響；采用穩(wěn)壓電源；在管道上設(shè)置緩沖裝置減少流量波動(dòng)；對(duì)管道進(jìn)行減震處理等。綜合題答案：溫度傳感器選用熱電偶，能適應(yīng)100℃-200℃溫度范圍。壓力傳感器選用應(yīng)變式壓力傳感器，可測(cè)量常壓到0.5MPa壓力?？刂破鬟x用PID控制器，能實(shí)現(xiàn)精確控制。調(diào)節(jié)閥選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)流量。連接方式：溫度傳感器、壓力傳感器信號(hào)接入控制器，控制器輸出信號(hào)連接調(diào)節(jié)閥?？刂圃恚簻囟葌鞲衅骱蛪毫鞲衅鲗y(cè)量信號(hào)傳至控制器，控制