儀表維修工試題庫及答案(高級)一、電氣測量與信號回路故障診斷1.（單選）某裝置采用24VDC兩線制變送器，DCS模擬量輸入卡件為四線制隔離型。運行中突然出現(xiàn)“零漂”現(xiàn)象：回路電流在4mA基準值上下波動±0.3mA，現(xiàn)場萬用表實測變送器端子電壓19.8V且伴隨0.8V峰峰值交流分量。最可能的原因是A.卡件250Ω精密電阻開路B.24VDC電源負端對地虛接C.變送器輸出級晶體管熱擊穿D.信號電纜屏蔽層單端接地且與動力電纜并行答案：B解析：負端虛接導致回路阻抗周期性變化，形成分壓，交流成分為接觸不良電弧所致；卡件電阻開路將造成電流為零；晶體管熱擊穿一般表現(xiàn)為電流持續(xù)偏高；屏蔽單端接地不會直接產(chǎn)生交流分量。2.（多選）對一臺0.05級數(shù)字電壓表進行期間核查時，下列方法中能有效發(fā)現(xiàn)A/D積分器漂移的有A.用10V齊納基準源在24h內(nèi)每2h讀取一次示值，計算相對變化B.輸入端短路，統(tǒng)計24h零位跳碼最大字C.用同一臺表測量穩(wěn)定直流源30次，做平均值標準差控制圖D.與同級標準表背靠背比對，差值與擴展不確定度比較答案：A、B、D解析：C方法只能評估短期隨機誤差，無法分離積分器長期漂移；A、B直接觀察零位與增益漂移；D通過比對發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差變化。3.（判斷）在IEC61511框架下，SIL2回路的電磁閥+限位開關組合，若電磁閥線圈電阻從常溫20℃時的320Ω升高到80℃時的380Ω，則回路實際安全失效分數(shù)λSD將降低，因此可維持原SIL等級不變。答案：錯誤解析：線圈電阻升高導致吸合電流減小，可能使電磁閥出現(xiàn)“拒動”危險失效，λDD下降而λDU升高，需重新計算PFDavg，不能默認維持SIL。4.（填空）用Fluke5520A校準一臺0.2級、量程0200kPa的智能壓力變送器，當輸出電流為12.000mA時，標準器施加壓力值為________kPa；若此時變送器LCD顯示99.97kPa，則示值誤差為________%FS。答案：100.00；0.015解析：線性換算：(124)/(204)×200=100kPa；誤差=(99.97100)/200×100%=0.015%FS。5.（綜合）某煉化裝置DCS頻繁報“AI模塊通道燒毀”，已更換3塊卡件仍復發(fā)?，F(xiàn)場檢查：①AI為隔離型，外供24VDC；②電纜為1mm2雙屏蔽，全長800m；③現(xiàn)場變送器為防雷型，殼體接地電阻0.3Ω；④DCS機柜側屏蔽單點接至機柜地，地網(wǎng)電阻0.5Ω；⑤雷雨天氣故障率驟升。請給出系統(tǒng)級整改方案并說明測試驗證步驟。答案：整改：a.現(xiàn)場側屏蔽改為“懸浮”，切斷地環(huán)；b.在接線箱內(nèi)加裝24VDC浪涌保護器（Uc≥33V，10kA8/20μs），保護器地線單獨引至現(xiàn)場接地極；c.800m電纜改為光纖傳輸，或采用RS485隔離柵+浪涌保護；d.DCS側AI卡件改用內(nèi)置浪涌保護的隔離柵。驗證：1.用8/20μs5kA組合波發(fā)生器對整改后回路做沖擊試驗，殘壓≤60V；2.絕緣電阻測試≥100MΩ/500V；3.連續(xù)3次人工引雷試驗（引弧間隙50cm），DCS無通道損壞記錄。二、過程分析儀表與采樣處理6.（單選）某CEMS系統(tǒng)采用NDIR測量SO?，量程0500mg/m3，最近一次標定斜率由1.02降至0.91，零點偏移+6mg/m3。下列判斷正確的是A.光源老化導致靈敏度下降B.標準氣濃度偏低C.切光馬達轉速下降D.檢測器熱釋電片受潮答案：A解析：斜率下降+零點正向偏移符合光源輸出減弱、電子放大器為保線性抬高基線特征；切光馬達轉速下降會引入噪聲而非系統(tǒng)漂移；受潮一般表現(xiàn)為零點負漂。7.（多選）在激光法NH?分析儀采樣系統(tǒng)中，聚四氟乙烯加熱采樣管必須全程維持180℃以上，其目的包括A.防止NH?溶于冷凝水形成腐蝕性NH?OHB.避免HCl、SO?等酸性氣體在管壁冷凝造成NH?吸附損失C.降低采樣管內(nèi)壁對NH?的物理吸附D.抑制采樣泵前級冷凝器結冰答案：A、B、C解析：D與加熱管無關，結冰問題在冷凝器后級。8.（填空）用化學發(fā)光法NOx分析儀測定某煙氣，標氣NO濃度為450mg/m3，分析儀顯示468mg/m3，則該點示值相對誤差為________%；若轉換系數(shù)f（NO?→NO）為0.85，則實際通入450mg/m3NO?時，分析儀讀數(shù)應為________mg/m3。答案：4；382.5解析：相對誤差=(468450)/450×100%=4%；NO?經(jīng)轉換爐僅85%轉化為NO，讀數(shù)=450×0.85=382.5mg/m3。9.（綜合）某化工廠在線色譜分析C?C?烴，出現(xiàn)“峰拖尾、基線上升”現(xiàn)象，已排除載氣純度、柱溫問題。請列出三步以上診斷流程并給出對應解決措施。答案：步驟1：檢查進樣口襯管，發(fā)現(xiàn)玻璃毛污染→更換去活化襯管；步驟2：進行“空白針”測試，基線仍上升→判斷檢測器FID噴嘴積碳，拆下用0.3mm鉆頭通孔，異丙醇超聲清洗；步驟3：檢查EPC比例閥輸出壓力，發(fā)現(xiàn)背壓閥膜片老化→更換閥芯，重新做泄漏測試，確保載氣線速度恒定；步驟4：老化色譜柱，程序升溫至柱最高耐溫低20℃，維持2h，拖尾因子由2.1降至1.1。三、閥門定位器與執(zhí)行機構深度維護10.（單選）某智能定位器（420mA+HART）驅動單作用彈簧復位氣缸，出現(xiàn)“給12mA閥位卡滯在38%不動，手輪可輕推越過”故障，定位器自診斷提示“行程時間超限”。最可能機械原因是A.氣缸O形圈溶脹B.反饋桿鉸接點松脫C.滑閥閥芯輕微劃痕D.彈簧預緊力過大答案：C解析：滑閥劃痕導致先導級流量不足，定位器無法建立足夠推力克服靜摩擦；O形圈溶脹通常全程卡澀；反饋桿松脫會顯示“位置超差”而非“行程時間超限”；彈簧力過大應表現(xiàn)為無法全開而非卡滯。11.（多選）關于隔爆型定位器在Zone1的維護，下列做法符合IEC6007917的有A.帶電打開接線盒蓋測量電流需使用EXd認證工具B.斷電后開蓋前需用防爆萬用表確認儲能元件電壓<1.2VC.更換電路板后需復測外殼防護等級IP66D.維護記錄須包含表面溫度T6符合性數(shù)據(jù)答案：B、C、D解析：A錯誤，Zone1帶電開蓋需“EXd”認證且取得熱工票，工具本身無EXd說法；B防止電容放電火花；C確保密封完整；DT6≤85℃為防爆要求。12.（填空）一臺偏心旋轉閥配用氣動活塞執(zhí)行機構，定位器輸出最大氣壓為550kPa，活塞有效面積320cm2，閥桿摩擦力經(jīng)實測為1.8kN，則最小彈簧啟動扭矩需設計為________N·m（閥桿半徑35mm）。答案：630解析：啟動推力F=550×103×320×10??=17.6kN；需克服摩擦力1.8kN，剩余15.8kN；扭矩=15.8×0.035=0.553kN·m=553N·m；考慮20%安全裕度553×1.2≈664N·m，取標準彈簧630N·m。13.（綜合）某裝置引入FF現(xiàn)場總線定位器，出現(xiàn)“閥位周期性振蕩±3%”且總線報“AOblockmode=Outofservice”。已排除PID參數(shù)、摩擦問題。請給出FF總線層診斷流程并說明關鍵報文。答案：1.用NIFBUSMonitor抓取報文，發(fā)現(xiàn)定位器周期性發(fā)布“Status=0x10（Uncertain,limited）”；2.檢查鏈路活動調(diào)度LAS，發(fā)現(xiàn)主設備宏周期被設置為120ms，而定位器發(fā)布速率設為80ms，導致令牌丟失→重設宏周期160ms；3.檢查ITK版本，定位器為6.1.1，主機為6.2.0，存在“BACKUP_LINK_MASTER”切換bug→升級定位器固件至6.2.3；4.重新啟動后觀察AOblockmode自動恢復“Auto”，振蕩消失，閥位偏差<0.5%。四、安全儀表系統(tǒng)（SIS）與SIL驗證14.（單選）某SIL3回路由3臺壓力開關（2oo3）+1臺PLC輸入卡+1臺DO卡+1臺電磁閥+1臺切斷閥組成。經(jīng)計算PFDavg=1.2×10?3，SFF=92%，依據(jù)IEC61511，該回路A.滿足SIL3要求B.僅滿足SIL2C.需提高至2oo4方可SIL3D.需冗余電磁閥即可SIL3答案：B解析：SIL3要求PFDavg<10?3，1.2×10?3>10?3；SFF>90%僅滿足2型器件要求，不能彌補PFD超標。15.（多選）在SIL驗證計算中，下列參數(shù)屬于“系統(tǒng)性失效”范疇的有A.軟件bug導致DO卡誤輸出B.維護人員未按規(guī)程旁路報警C.電磁閥線圈老化D.雷擊造成PLC電源損壞答案：A、B解析：C、D為隨機硬件失效；A、B為設計/操作缺陷，屬系統(tǒng)性。16.（填空）某企業(yè)采用Markov模型評估SIL2回路，已知λDU=1.5×10??h?1，λDD=4.0×10??h?1，檢驗測試間隔TI=8760h，維修時間MTTR=8h，則PFDavg≈________（保留兩位有效數(shù)字）。答案：6.6×10?3解析：簡化公式PFDavg≈λDU×TI/2+λDD×MTTR=1.5×10??×8760/2+4.0×10??×8=6.57×10?3≈6.6×10?3。17.（綜合）某天然氣站場設置SIL2緊急切斷系統(tǒng)，ESD閥為氣動液動執(zhí)行機構，配電磁閥+快排閥。最近一次ProofTest發(fā)現(xiàn)電磁閥線圈絕緣電阻由500MΩ降至20MΩ，但動作試驗仍合格。請給出是否更換的決策依據(jù)及后續(xù)措施。答案：依據(jù)：IEC61511要求“隱性故障”需證明“未超過制造商定義的失效閾值”。查廠家數(shù)據(jù)表：絕緣電阻<50MΩ定義為“老化預警”，雖能動作，但λDU上升一個數(shù)量級，原PFDavg由2.1×10?3升至7.8×10?3，超SIL2限值。措施：1.立即更換線圈，重新做功能測試；2.更新SIL計算文件，將TI由1年縮短至6個月；3.建立絕緣電阻趨勢圖，設定50MΩ為更換閾值；4.將電磁閥納入預防性更換清單，壽命周期設為8年。五、高級校準與不確定度評定18.（單選）用活塞式壓力計校準0.05級變送器（100kPa），實驗室環(huán)境溫度變化±0.3℃，大氣壓讀數(shù)分辨力10Pa，則引入的標準不確定度分量中，________可忽略不計。A.活塞有效面積熱膨脹B.重力加速度當?shù)匦拚鼵.大氣壓讀數(shù)分辨力D.活塞垂直度偏差答案：C解析：10Pa分辨力換算為100kPa相對0.01%，遠小于0.05級允許誤差，可忽略；其余分量均>1/3允許誤差。19.（多選）對010mA/010kPa電氣轉換器進行循環(huán)校準，下列操作會導致“遲滯”誤判為超差的有A.壓力標準器未做溫度平衡即開始試驗B.輸入電流上升與下降間隔不足5sC.輸出管路存在2cm水柱液位差未清零D.標準表量程為16kPa，分辨力0.01kPa答案：A、C解析：A導致彈性元件熱漂移；C引入固定液位差，使上升/下降曲線平移；B間隔短僅影響動態(tài)響應，不會增加靜態(tài)遲滯；D分辨力足夠。20.（填空）用比較法校準渦街流量計，標準裝置為0.1級音速噴嘴，被檢表口徑DN50，流量范圍880m3/h，水溫20℃。當流量點為40m3/h時，標準裝置累積100s得到體積1.108m3，被檢表顯示1.115m3，則示值誤差為________%；若標準裝置相對擴展不確定度Urel=0.15%（k=2），則被檢在該點相對擴展不確定度為________%（忽略重復性）。答案：0.63；0.18解析：誤差=(1.1151.108)/1.108×100%=0.63%；被檢不確定度=√(0.152+0.632/3)=0.18%（按B類合成，取矩形分布）。21.（綜合）建立40℃至+80℃的工業(yè)鉑電阻Pt100校準系統(tǒng)，要求擴展不確定度≤50mK（k=2）?，F(xiàn)有設備：1.恒溫槽(40150℃，均勻性2mK，穩(wěn)定性5mK/10min)；2.標準鉑電阻SPRT（二等，W(0.01℃)=1.11807，R0=25.5504Ω，U=10mK，k=2）；3.電測儀（比例測量，相對誤差±5ppm，分辨力0.1mΩ）。請給出不確定度預算表并判斷是否滿足要求。答案：分量預算（以0℃為例）：a.SPRT校準：10mKb.電測儀比例誤差：5ppm×25.55Ω≈0.13mΩ→1.3mKc.恒溫槽均勻性：2mKd.重復性（10次）：s=3mK合成：u=√(102+1.32+22+32)=10.7mK擴展：U=21.4mK<50mK結論：滿足要求，且40℃與80℃點最大U=28mK仍小于50mK。六、復雜故障案例與應急處置22.（單選）某裝置DCS顯示反應器溫度TT101突然由280℃跳變至210℃并保持，伴隨“OPENWIRE”報警，現(xiàn)場熱電阻為三線制Pt100，經(jīng)測量AB、AC電阻無窮大，BC電阻112Ω，環(huán)境溫度20℃?？膳卸ˋ.熱電阻元件開路B.溫度變送器通道損壞C.電纜A線開路D.電纜B、C線短路答案：C解析：三線制A為公共端，AB、AC無窮大說明A線斷；BC112Ω為正常元件電阻，元件未斷；變送器損壞不會報“OPENWIRE”。23.（多選）在裝置大修期間，對含有H?S介質的分析小屋進行氧表置換，下列做法符合GB30871的有A.使用0.1%分辨率氧表連續(xù)監(jiān)測，報警值設為0.5%B.置換氣采用80%N?+20%CO?混合氣，避免惰性氣體窒息C.人員進入前用風機強制通風30min，氧含量>19.5%方可作業(yè)D.作業(yè)票有效期8h，期間中斷作業(yè)超2h需重新分析答案：C、D解析：A報警值應19.5%，0.5%過低；BCO?同樣可窒息，應使用純N?；C、D符合規(guī)范。