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，檢測(cè)儀表的基本組成部分不包括以下哪一項(xiàng)？（）A.傳感器B.變換器C.顯示裝置D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.以下哪種儀表不屬于壓力測(cè)量?jī)x表？（）A.彈簧管壓力表B.差壓變送器C.熱電偶溫度計(jì)D.電容式壓力傳感器3.在流量測(cè)量中，屬于速度式流量計(jì)的是（）。A.孔板流量計(jì)B.橢圓齒輪流量計(jì)C.渦輪流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)4.熱電偶溫度計(jì)利用的是（）效應(yīng)。A.熱電B.光電C.壓電D.磁電5.以下關(guān)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的說法，錯(cuò)誤的是（）。A.開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)B.閉環(huán)控制系統(tǒng)能自動(dòng)糾正偏差C.前饋控制系統(tǒng)是基于偏差進(jìn)行控制的D.串級(jí)控制系統(tǒng)有主、副兩個(gè)控制器6.氣動(dòng)執(zhí)行器的主要組成部分不包括（）。A.執(zhí)行機(jī)構(gòu)B.控制機(jī)構(gòu)C.閥門定位器D.放大器7.電動(dòng)執(zhí)行器的輸出特性不包括（）。A.直線B.對(duì)數(shù)C.拋物線D.快開8.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象是指（）。A.被控制的生產(chǎn)過程或設(shè)備B.控制器C.測(cè)量變送裝置D.執(zhí)行器9.控制系統(tǒng)的過渡過程中，衰減振蕩過程的衰減比一般要求為（）。A.1:1B.2:1-4:1C.10:1D.1:210.以下哪種控制規(guī)律能消除余差？（）A.PB.PIC.PDD.PID11.儀表的精度等級(jí)是根據(jù)儀表的（）來劃分的。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12.以下關(guān)于傳感器的說法，正確的是（）。A.傳感器只能測(cè)量物理量B.傳感器的輸出信號(hào)都是電信號(hào)C.傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為電量的裝置D.傳感器不需要進(jìn)行校準(zhǔn)13.在化工生產(chǎn)中，用于測(cè)量液位的儀表有多種，其中浮筒液位計(jì)屬于（）。A.直讀式液位計(jì)B.差壓式液位計(jì)C.浮力式液位計(jì)D.電容式液位計(jì)14.以下哪種儀表可用于測(cè)量氣體的成分？（）A.熱電阻溫度計(jì)B.氣相色譜儀C.超聲波流量計(jì)D.液位計(jì)15.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，控制器的作用是（）。A.接受測(cè)量變送環(huán)節(jié)的信號(hào)，與給定值比較得出偏差B.執(zhí)行控制信號(hào)，改變被控變量C.測(cè)量被控變量的大小D.將被控變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)16.以下關(guān)于調(diào)節(jié)閥的說法，錯(cuò)誤的是（）。A.調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)的執(zhí)行器B.調(diào)節(jié)閥的流量特性會(huì)影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量C.調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式是根據(jù)工藝要求確定的D.調(diào)節(jié)閥不需要進(jìn)行維護(hù)17.在控制系統(tǒng)的方塊圖中，信號(hào)線的箭頭表示（）。A.信號(hào)的傳遞方向B.信號(hào)的大小C.信號(hào)的類型D.信號(hào)的變化速度18.以下哪種控制算法不屬于先進(jìn)控制算法？（）A.模糊控制B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制C.PID控制D.預(yù)測(cè)控制19.化工儀表及自動(dòng)化中，安全儀表系統(tǒng)的作用是（）。A.保證生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行B.提高生產(chǎn)效率C.保障人員和設(shè)備的安全D.降低生產(chǎn)成本20.以下關(guān)于儀表選型的原則，錯(cuò)誤的是（）。A.根據(jù)工藝要求選擇合適的儀表類型B.儀表的精度越高越好C.考慮儀表的可靠性和穩(wěn)定性D.儀表的量程應(yīng)滿足測(cè)量要求第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)過程中的各種（）進(jìn)行測(cè)量、顯示、控制和調(diào)節(jié)。2.壓力檢測(cè)儀表按其工作原理可分為（）、（）、（）等類型。3.流量測(cè)量?jī)x表按其測(cè)量原理可分為（）、（）、（）等類型。4.自動(dòng)控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為（）、（）、（）等系統(tǒng)。5.執(zhí)行器按其能源形式可分為（）、（）、（）等類型。（二）簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述熱電偶溫度計(jì)的工作原理及優(yōu)點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述自動(dòng)化控制系統(tǒng)中開環(huán)控制、閉環(huán)控制和前饋控制的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。（三）計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某彈簧管壓力表的量程為0-1.6MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)，求該儀表的允許誤差。2.某控制系統(tǒng)采用PI控制規(guī)律，比例度為50%，積分時(shí)間為0.5min，當(dāng)輸入一個(gè)階躍信號(hào)后，被控變量從初始值100變化到120，試計(jì)算控制器的輸出變化量。（四）案例分析題（每題10分，共10分）材料：在某化工生產(chǎn)過程中，采用了一個(gè)溫度控制系統(tǒng)來控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度。該系統(tǒng)采用熱電偶溫度計(jì)測(cè)量溫度，通過PID控制器進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)加熱蒸汽的流量。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜內(nèi)溫度波動(dòng)較大，超出了工藝要求的范圍。問題：請(qǐng)分析可能導(dǎo)致溫度波動(dòng)大的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。（五）設(shè)計(jì)題（每題10分，共10分）材料：某化工生產(chǎn)工藝要求對(duì)一個(gè)儲(chǔ)液罐內(nèi)的液位進(jìn)行精確控制，液位范圍為0-5m，當(dāng)液位低于1m時(shí)，啟動(dòng)進(jìn)料泵進(jìn)料；當(dāng)液位高于4m時(shí)，停止進(jìn)料泵進(jìn)料。問題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的液位控制系統(tǒng)，畫出控制系統(tǒng)的方塊圖，并說明各組成部分的作用。答案：1.D2.C3.C4.A5.C6.D7.C8.A9.B10.D11.C12.C13.C14.B15.A16.D17.A18.C19.C20.B填空題答案：1.參數(shù)2.液柱式、彈性式、電氣式3.速度式、容積式、質(zhì)量式4.開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)5.氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器簡(jiǎn)答題答案：1.熱電偶溫度計(jì)的工作原理是基于熱電效應(yīng)，即兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可測(cè)量高溫等。2.開環(huán)控制特點(diǎn)：無反饋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；適用于簡(jiǎn)單、擾動(dòng)小的場(chǎng)合。閉環(huán)控制特點(diǎn)：有反饋，能自動(dòng)糾正偏差；適用于各種需要精確控制的場(chǎng)合。前饋控制特點(diǎn)：基于擾動(dòng)進(jìn)行控制，能及時(shí)克服擾動(dòng)影響；適用于擾動(dòng)可測(cè)且變化頻繁的場(chǎng)合。計(jì)算題答案：1.允許誤差=量程×精度等級(jí)%=1.6×1.5%=0.024MPa。2.首先計(jì)算比例作用輸出變化量：ΔPp=Kp×e0=2×(120-100)=40。然后計(jì)算積分作用輸出變化量：ΔPi=Ki×∫e0dt=4×(120-100)×0.5=40?？刂破鬏敵鲎兓?ΔPp+ΔPi=80。案例分析題答案：原因可能有：熱電偶損壞、PID參數(shù)設(shè)置不合理、調(diào)節(jié)閥故障、加熱蒸汽壓力波動(dòng)等。解決措施：檢查熱電偶是否正常工作，重新整定P