2025年【化工自動化控制儀表】考試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.某化工反應釜需測量-50kPa~300kPa的壓力，選用量程為-100kPa~500kPa的壓力變送器，其測量范圍是（）。A.-100kPa~500kPaB.-50kPa~300kPaC.0kPa~500kPaD.-100kPa~300kPa答案：B2.關(guān)于熱電阻溫度傳感器，下列說法錯誤的是（）。A.鉑熱電阻適用于高溫測量（-200℃~850℃）B.銅熱電阻成本低，適用于-50℃~150℃場景C.熱電阻需采用三線制或四線制接線以減小導線電阻影響D.熱電阻輸出信號為毫伏級電壓信號答案：D3.某電磁流量計口徑為DN100，測量導電液體（電導率＞5μS/cm），當流量為50m3/h時，傳感器輸出電流為（）（假設4~20mA對應0~100m3/h）。A.8mAB.12mAC.16mAD.20mA答案：B（計算：(50/100)(20-4)+4=12mA）4.集散控制系統(tǒng)（DCS）中，現(xiàn)場控制站的核心功能是（）。A.人機交互B.數(shù)據(jù)通信C.實時控制運算D.歷史數(shù)據(jù)存儲答案：C5.某PID控制器輸入為偏差e(t)=SP-PV，當PV階躍上升超過SP時，比例作用輸出的變化方向是（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：B（比例作用輸出與偏差成反比，PV＞SP時偏差為負，輸出減?。?.關(guān)于雙法蘭液位計的安裝，下列要求錯誤的是（）。A.正負法蘭中心距應等于最高與最低液位差B.毛細管應避免急彎或受機械應力C.介質(zhì)密度變化會影響測量精度D.需進行零點遷移補償安裝高度差答案：C（雙法蘭液位計通過毛細管內(nèi)填充液傳遞壓力，測量與介質(zhì)密度無關(guān)）7.工業(yè)現(xiàn)場常用的HART協(xié)議屬于（）。A.數(shù)字量單向通信協(xié)議B.模擬量+數(shù)字量雙向通信協(xié)議C.全數(shù)字現(xiàn)場總線協(xié)議D.工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議答案：B8.某溫度控制系統(tǒng)過渡過程出現(xiàn)等幅振蕩，可能的原因是（）。A.比例度太小B.積分時間太大C.微分時間太小D.設定值波動答案：A（比例度過小會導致系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)等幅振蕩）9.用于腐蝕性氣體測量的壓力變送器，其隔離膜片材料應選用（）。A.316L不銹鋼B.哈氏合金C.普通碳鋼D.銅合金答案：B（哈氏合金耐腐蝕性優(yōu)于316L，適用于強腐蝕介質(zhì)）10.超聲波液位計測量時，若介質(zhì)表面有大量泡沫，可能導致（）。A.測量值偏高B.測量值偏低C.信號衰減無回波D.無影響答案：C（泡沫會吸收超聲波能量，導致回波信號弱或丟失）11.某智能閥門定位器輸出信號為4~20mA，對應閥門開度0%~100%。當輸入信號為12mA時，閥門開度為（）。A.25%B.50%C.75%D.100%答案：B（(12-4)/(20-4)=50%）12.關(guān)于渦輪流量計的使用，下列說法正確的是（）。A.適用于高粘度液體測量B.需前后直管段保證流場穩(wěn)定C.測量精度與介質(zhì)密度無關(guān)D.可測量非導電液體答案：B（渦輪流量計對流速分布敏感，需前后直管段；適用于低粘度清潔液體）13.下列哪種儀表屬于接觸式測溫儀表（）。A.紅外測溫儀B.輻射溫度計C.雙金屬溫度計D.比色溫度計答案：C14.某控制系統(tǒng)要求響應速度快、無余差，應選擇（）控制規(guī)律。A.PB.PIC.PDD.PID答案：D（PID兼顧比例快速性、積分消除余差、微分預測干擾）15.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下，儀表數(shù)據(jù)上云需解決的關(guān)鍵問題是（）。A.提高測量精度B.增強通信安全性C.增大儀表量程D.降低制造成本答案：B（工業(yè)數(shù)據(jù)上云需防范網(wǎng)絡攻擊，保障數(shù)據(jù)傳輸與存儲安全）二、填空題（每空1分，共20分）1.儀表的精度等級是根據(jù)（引用誤差）來劃分的，某0.5級儀表量程為0~100℃，其最大絕對誤差為（±0.5℃）。2.熱電偶測溫時需進行（冷端溫度補償），常用方法有（補償導線法）、（冷端恒溫法）和（電橋補償法）。3.差壓式流量計的標準節(jié)流裝置包括（孔板）、（噴嘴）和（文丘里管），其測量原理基于（伯努利方程）和（連續(xù)性方程）。4.DCS系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)為（現(xiàn)場控制層）、（過程監(jiān)控層）和（生產(chǎn)管理層）。5.調(diào)節(jié)閥的流量特性有（直線）、（等百分比）、（快開）和（拋物線）四種，其中（等百分比）特性適用于負荷變化大的場合。6.智能儀表的核心部件是（微處理器），其具備（自診斷）、（數(shù)據(jù)存儲）和（通信）功能。7.對于大滯后過程，可采用（史密斯預估器）或（模糊控制）等先進控制策略改善控制效果。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.壓力儀表的量程選擇應滿足被測壓力正常工作在量程的1/3~2/3范圍內(nèi)。（√）2.電磁流量計可以測量氣體流量。（×）（只能測導電液體）3.積分控制作用能消除余差，但會延長過渡過程時間。（√）4.雙金屬溫度計的測量范圍一般為-80℃~600℃。（√）5.氣動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)輸出力比電動執(zhí)行機構(gòu)大。（√）（氣動推力大，適合大口徑閥門）6.熱電阻的電阻值隨溫度升高而減小。（×）（金屬熱電阻阻值隨溫度升高而增大）7.超聲波物位計不能用于真空環(huán)境測量。（√）（超聲波需介質(zhì)傳播，真空無介質(zhì)）8.儀表的防護等級IP65表示防塵等級6（完全防塵），防水等級5（防噴水）。（√）9.串級控制系統(tǒng)中，主控制器的輸出作為副控制器的設定值。（√）10.工業(yè)儀表校驗時，只需進行量程校準，無需檢查零點。（×）（需同時校準零點和量程）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述渦街流量計的工作原理及適用場景。答案：渦街流量計基于卡門渦街原理，當流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體時，兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦，漩渦頻率與流速成正比。通過檢測漩渦頻率可計算流量。適用于清潔、低粘度的液體、氣體和蒸汽測量，如空氣、水、過熱蒸汽等，不適用于高粘度或含雜質(zhì)的介質(zhì)。2.分析氣動調(diào)節(jié)閥“振蕩”故障的可能原因及處理方法。答案：可能原因：①閥門定位器反饋桿松動或反饋信號不穩(wěn)定；②執(zhí)行機構(gòu)氣源壓力波動；③調(diào)節(jié)閥口徑過大，工作在小開度區(qū)域；④介質(zhì)壓力或流量波動大，產(chǎn)生流體振動。處理方法：①檢查定位器反饋機構(gòu)，緊固松動部件；②穩(wěn)定氣源壓力，增設穩(wěn)壓裝置；③更換小口徑調(diào)節(jié)閥或安裝限流孔板；④優(yōu)化工藝流程，減少介質(zhì)參數(shù)波動。3.對比分析熱電偶與熱電阻的優(yōu)缺點。答案：熱電偶優(yōu)點：測量范圍寬（-200℃~2000℃），響應快，適用于高溫；結(jié)構(gòu)簡單，可制成鎧裝形式。缺點：需要冷端補償，輸出信號小（mV級），需配信號放大器；精度較低（一般0.5級）。熱電阻優(yōu)點：精度高（0.1級~0.5級），輸出信號大（電阻變化）；穩(wěn)定性好。缺點：測量范圍較窄（-200℃~850℃），需三線/四線制接線；不適用于高溫環(huán)境。4.簡述如何通過DCS實現(xiàn)聯(lián)鎖保護功能，并說明其與常規(guī)繼電器聯(lián)鎖的區(qū)別。答案：DCS實現(xiàn)聯(lián)鎖保護的步驟：①在工程組態(tài)軟件中定義聯(lián)鎖條件（如溫度＞150℃、壓力＜0.1MPa）；②配置聯(lián)鎖動作（如關(guān)閉閥門、觸發(fā)報警）；③設置聯(lián)鎖優(yōu)先級和復位方式（自動/手動）；④下載組態(tài)到現(xiàn)場控制站，實時監(jiān)測變量并執(zhí)行邏輯。與繼電器聯(lián)鎖的區(qū)別：DCS聯(lián)鎖通過軟件邏輯實現(xiàn)，靈活性高，可在線修改；具備歷史記錄和報警功能；可靠性依賴冗余設計；繼電器聯(lián)鎖通過硬件回路實現(xiàn)，響應速度快但修改困難，維護成本高。5.說明智能儀表相比傳統(tǒng)模擬儀表的優(yōu)勢。答案：①數(shù)字化輸出：支持HART、Modbus等協(xié)議，可遠程讀取參數(shù)和診斷信息；②自診斷功能：能檢測傳感器故障、線路斷路/短路等，提高維護效率；③多功能集成：可實現(xiàn)溫度補償、線性化處理、累積計算等，減少外部設備；④更高精度：通過軟件校準和補償，降低環(huán)境干擾影響；⑤遠程配置：可通過上位機修改量程、單位等參數(shù)，無需現(xiàn)場操作。五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某化工廠聚合釜需設計一套溫度控制系統(tǒng)，工藝要求：溫度控制范圍80℃~120℃，控制精度±1℃，介質(zhì)為高粘度易燃液體，釜內(nèi)有攪拌裝置。請完成以下設計：（1）選擇溫度檢測儀表并說明理由；（2）確定執(zhí)行器類型（氣動/電動）及調(diào)節(jié)閥流量特性；（3）畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖（標注各環(huán)節(jié)名稱）。答案：（1）檢測儀表選擇鎧裝鉑熱電阻（PT100）：鉑熱電阻精度高（0.1級），適用于中溫范圍（-200℃~850℃）；鎧裝結(jié)構(gòu)耐振動（攪拌影響），防腐蝕（易燃液體可能含腐蝕性成分）；輸出電阻信號穩(wěn)定，便于DCS采集。（2）執(zhí)行器選擇氣動調(diào)節(jié)閥：氣動執(zhí)行機構(gòu)安全性高（無電火花），適合易燃環(huán)境；輸出推力大，可克服高粘度介質(zhì)的流動阻力。調(diào)節(jié)閥流量特性選等百分比特性：聚合反應放熱隨溫度升高加劇，等百分比特性在小開度時流量變化?。ň氄{(diào)節(jié)），大開度時流量變化大（快速響應），符合溫度控制需求。（3）控制系統(tǒng)方框圖：設定值（SP）→控制器（PID）→執(zhí)行器（氣動調(diào)節(jié)閥）→聚合釜（被控對象）→溫度（PV）→溫度變送器（鉑熱電阻+信號轉(zhuǎn)換）→反饋至控制器。2.某煉油廠常減壓裝置減壓塔液位控制系統(tǒng)投用后，出現(xiàn)液位波動大、調(diào)節(jié)不及時的問題?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：①雙法蘭液位計毛細管有局部彎曲；②DCS顯示液位信號跳變；③調(diào)節(jié)閥動作頻繁但開度變化小。分析可能原因并提出解決措施。答案：可能原因分析：①毛細管彎曲：毛細管受機械應力導致內(nèi)部填充液流動受阻，壓力傳遞延遲，液位信號滯后或波動；②信號跳變：可能是雙法蘭液位計接線端子松動、屏蔽不良（電磁干擾），或DCS輸入卡件故障；③調(diào)