2025年大學(xué)本科（過(guò)程裝備與控制工程）化工設(shè)備控制綜合測(cè)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30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.化工設(shè)備控制中，反饋控制的核心是（）A.偏差檢測(cè)B.控制器運(yùn)算C.執(zhí)行器動(dòng)作D.測(cè)量變送環(huán)節(jié)2.以下哪種控制規(guī)律能有效消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制3.對(duì)于一階慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)T越大，系統(tǒng)響應(yīng)（）A.越快B.越慢C.不變D.先快后慢4.化工生產(chǎn)中，被控變量選擇應(yīng)優(yōu)先考慮（）A.工藝要求B.測(cè)量方便C.控制簡(jiǎn)單D.安全因素5.調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv值越大，說(shuō)明調(diào)節(jié)閥的（）A.流量調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)B.流量調(diào)節(jié)能力越弱C.閥芯尺寸越小D.閥芯尺寸越大6.以下哪種傳感器常用于測(cè)量壓力（）A.熱電偶B.熱電阻C.應(yīng)變片D.壓力傳感器7.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與（）有關(guān)。A.比例系數(shù)B.積分時(shí)間C.微分時(shí)間D.以上都是8.前饋控制的特點(diǎn)是（）A.基于偏差進(jìn)行控制B.能及時(shí)克服干擾C.控制精度高D.不需要測(cè)量變送環(huán)節(jié)9.化工設(shè)備中，防止超壓的安全裝置是（）A.安全閥B.調(diào)節(jié)閥C.液位計(jì)D.溫度計(jì)10.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象是指（）A.控制器B.執(zhí)行器C.工藝設(shè)備D.測(cè)量變送裝置第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述PID控制中比例、積分、微分控制作用的特點(diǎn)及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。12.（15分）某化工生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度進(jìn)行精確控制。已知該溫度控制系統(tǒng)的被控對(duì)象具有較大的慣性和滯后。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合適的控制系統(tǒng)方案，并說(shuō)明各組成部分的作用。13.（15分）在化工設(shè)備控制中，調(diào)節(jié)閥的選型需要考慮哪些因素？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明。14.（15分）閱讀以下材料：在某化工生產(chǎn)線上，有一個(gè)重要的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。該過(guò)程對(duì)反應(yīng)溫度要求嚴(yán)格，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量；溫度過(guò)低則反應(yīng)速度過(guò)慢，生產(chǎn)效率低下。目前采用的溫度控制系統(tǒng)存在一定的問(wèn)題，溫度波動(dòng)較大，難以滿足生產(chǎn)要求。問(wèn)題：請(qǐng)分析該溫度控制系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題，并提出改進(jìn)措施。15.（15分）結(jié)合所學(xué)的化工設(shè)備控制知識(shí)，談?wù)勅绾翁岣呋どa(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平和安全性。答案：1.A2.B3.B4.A5.A6.D7.D8.B9.A10.C11.比例控制作用：能快速響應(yīng)偏差，使系統(tǒng)輸出迅速跟隨輸入變化，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例系數(shù)越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，但可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分控制作用：能消除穩(wěn)態(tài)誤差，通過(guò)對(duì)偏差的積分作用，使系統(tǒng)輸出最終達(dá)到設(shè)定值。但積分作用會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，且可能產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。微分控制作用：能根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)提前動(dòng)作，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減少超調(diào)量。但對(duì)高頻干擾敏感。12.可采用PID控制系統(tǒng)。測(cè)量變送環(huán)節(jié)：通過(guò)溫度傳感器測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溫度，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給控制器。控制器：根據(jù)測(cè)量值與設(shè)定值的偏差，進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出控制信號(hào)。執(zhí)行器：根據(jù)控制器輸出的信號(hào)，調(diào)節(jié)加熱或冷卻設(shè)備，改變反應(yīng)釜內(nèi)溫度。這樣能有效克服被控對(duì)象的慣性和滯后，實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制。13.調(diào)節(jié)閥選型需考慮以下因素：流量系數(shù)Kv值，要滿足工藝要求的最大流量和最小流量；調(diào)節(jié)閥的口徑，根據(jù)流量系數(shù)和工藝管道直徑確定；調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)，要適應(yīng)化工介質(zhì)的腐蝕等特性；調(diào)節(jié)閥的類型，如直通單座、直通雙座、角形等，根據(jù)工藝要求和安裝空間選擇；調(diào)節(jié)閥的流量特性，如直線、等百分比等，以滿足不同的調(diào)節(jié)需求。14.可能存在的問(wèn)題：控制器參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致控制作用過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱；傳感器測(cè)量不準(zhǔn)確，存在誤差；調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力不足，無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)溫度；系統(tǒng)存在干擾，影響溫度穩(wěn)定性。改進(jìn)措施：重新整定控制器參數(shù)，優(yōu)化控制效果；檢查傳感器，確保測(cè)量準(zhǔn)確；更換合適的調(diào)節(jié)閥，提高調(diào)節(jié)能力；采取抗干擾措施。15.提高化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平可從以下方面入手：采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，如DCS、PLC等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的集中監(jiān)控和精確控制；選用高精度的傳感器和執(zhí)行器，提高測(cè)量和控制精度；優(yōu)化控制