2025年化工自動(dòng)化控制儀表考試資料(含答案)一、化工自動(dòng)化控制基礎(chǔ)1.自動(dòng)控制系統(tǒng)組成：由被控對(duì)象（如反應(yīng)釜、管道）、檢測(cè)變送裝置（將被控變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如4-20mA）、控制器（接收信號(hào)并輸出控制指令，如PID控制器）、執(zhí)行器（執(zhí)行控制指令，如調(diào)節(jié)閥）四部分構(gòu)成。2.控制方式分類：-開(kāi)環(huán)控制：無(wú)反饋，僅按設(shè)定值控制（如恒速泵流量控制）；-閉環(huán)控制（反饋控制）：通過(guò)檢測(cè)被控變量與設(shè)定值的偏差調(diào)整輸出（如反應(yīng)釜溫度控制）。3.關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)：-設(shè)定值（SP）：工藝要求的目標(biāo)值；-測(cè)量值（PV）：檢測(cè)變送裝置輸出的實(shí)際值；-偏差（e）：SP-PV；-輸出（MV）：控制器輸出給執(zhí)行器的信號(hào)。例題1：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將被控變量轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)的是（）。A.控制器B.執(zhí)行器C.檢測(cè)變送裝置D.被控對(duì)象答案：C二、檢測(cè)儀表核心知識(shí)（一）溫度檢測(cè)儀表1.熱電偶：基于塞貝克效應(yīng)，由兩種不同材料熱電極組成。常見(jiàn)分度號(hào)：-K型（鎳鉻-鎳硅）：測(cè)溫范圍0-1300℃，線性好，工業(yè)最常用；-S型（鉑銠10-鉑）：0-1600℃，精度高（±1℃），用于高溫場(chǎng)合；-B型（鉑銠30-鉑銠6）：600-1800℃，需配補(bǔ)償導(dǎo)線（與熱電極材料匹配）。2.熱電阻：利用金屬電阻隨溫度變化的特性，常用Pt100（鉑電阻，-200-650℃）、Cu50（銅電阻，-50-150℃）。采用三線制接法（減少導(dǎo)線電阻影響）。例題2：某反應(yīng)釜溫度控制要求測(cè)量范圍0-800℃，應(yīng)選擇（）。A.Pt100熱電阻B.K型熱電偶C.S型熱電偶D.B型熱電偶答案：B（Pt100上限650℃不足，K型適合0-1300℃）（二）壓力檢測(cè)儀表1.彈性式壓力計(jì)（彈簧管）：適用于非腐蝕性、非結(jié)晶介質(zhì)，量程選擇為被測(cè)壓力的1.5-2倍（避免過(guò)壓損壞）。2.電容式壓力變送器：通過(guò)測(cè)量膜片位移引起的電容變化輸出信號(hào)，精度高（0.075級(jí)），抗干擾強(qiáng)。3.取壓點(diǎn)要求：水平管道中，氣體取上側(cè)（避免積液），液體取下側(cè)（避免氣體進(jìn)入），蒸汽取側(cè)面（避免冷凝水影響）。例題3：測(cè)量管道內(nèi)蒸汽壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)位于（）。A.管道頂部B.管道底部C.管道側(cè)面D.任意位置答案：C（三）流量檢測(cè)儀表1.差壓式流量計(jì)（孔板）：基于伯努利方程，差壓與流量平方成正比，需配套差壓變送器。安裝要求：前10D、后5D直管段（D為管道內(nèi)徑）。2.電磁流量計(jì)：適用于導(dǎo)電液體（電導(dǎo)率≥5μS/cm），如污水、酸液，需滿管安裝且接地良好（避免電磁干擾）。3.渦街流量計(jì)：基于卡門渦街原理，適用于清潔氣體/液體（如壓縮空氣、水），直管段要求前20D、后5D。例題4：測(cè)量清凈水流量，要求精度高且直管段要求低，應(yīng)選擇（）。A.孔板流量計(jì)B.電磁流量計(jì)C.渦街流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)答案：B（電磁流量計(jì)精度高，直管段要求前5D、后3D）（四）物位檢測(cè)儀表1.雷達(dá)物位計(jì)：非接觸式，利用電磁波反射，適用于高溫（-40-250℃）、高壓（0-40MPa）、腐蝕性介質(zhì)（如硫酸），需注意介電常數(shù)ε≥1.5（否則信號(hào)弱）。2.超聲波物位計(jì)：利用聲波反射，不能用于真空或含大量蒸汽的場(chǎng)合（聲波無(wú)法傳播），溫度變化需補(bǔ)償聲速。例題5：測(cè)量強(qiáng)腐蝕性液體的物位，應(yīng)選擇（）。A.浮球式物位計(jì)B.雷達(dá)物位計(jì)C.超聲波物位計(jì)D.差壓式物位計(jì)答案：B（雷達(dá)非接觸，不受腐蝕影響）三、控制儀表與系統(tǒng)（一）PID控制器1.比例（P）作用：減小偏差，比例度δ越小（δ=（輸出變化量/輸入變化量）×100%），控制作用越強(qiáng)，但可能導(dǎo)致超調(diào)。2.積分（I）作用：消除靜差，積分時(shí)間Ti越?。═i=積分作用時(shí)間），積分作用越強(qiáng)，過(guò)強(qiáng)會(huì)引起振蕩。3.微分（D）作用：預(yù)測(cè)偏差變化趨勢(shì)，抑制振蕩，微分時(shí)間Td過(guò)大易受干擾（如噪聲）。例題6：某溫度控制系統(tǒng)出現(xiàn)較大靜差，應(yīng)增大（）作用。A.比例B.積分C.微分D.都不對(duì)答案：B（積分作用消除靜差）（二）DCS與PLC1.DCS（分散控制系統(tǒng)）：結(jié)構(gòu)包括操作站（人機(jī)界面）、控制站（冗余CPU、I/O模塊）、通信網(wǎng)絡(luò)（冗余環(huán)網(wǎng)），特點(diǎn)“分散控制、集中管理”，適用于連續(xù)過(guò)程控制（如化工精餾塔）。2.PLC（可編程邏輯控制器）：側(cè)重邏輯控制，掃描周期短（ms級(jí)），適用于順序控制（如間歇反應(yīng)釜進(jìn)料順序）。（三）SIS（安全儀表系統(tǒng)）需滿足SIL（安全完整性等級(jí)）1-4級(jí)，采用冗余設(shè)計(jì)（如1oo2：2取1表決），定期進(jìn)行ProofTest（功能測(cè)試）確?？捎眯?，防止因儀表故障導(dǎo)致安全事故（如反應(yīng)器超壓聯(lián)鎖）。四、儀表安裝與維護(hù)1.安裝要求：-防爆區(qū)域：選擇防爆等級(jí)（如ExdIIBT4Gb）匹配的儀表，接地電阻≤4Ω，防護(hù)等級(jí)IP65以上；-電纜敷設(shè)：信號(hào)電纜與動(dòng)力電纜分開(kāi)（間距≥300mm），屏蔽層單端接地（避免地環(huán)路干擾）。2.日常維護(hù)：-巡檢：檢查儀表外觀（無(wú)破損）、顯示值（與工藝一致）、報(bào)警（無(wú)異常）；-校準(zhǔn)：每月用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源（如FLUKE744）比對(duì)，誤差超0.5%需重新標(biāo)定；-防爆維護(hù)：檢查隔爆面（無(wú)銹蝕、間隙≤0.1mm）、密封圈（無(wú)老化、尺寸匹配）。例題7：防爆儀表安裝時(shí)，進(jìn)線口未使用的管螺紋應(yīng)（）。A.直接封堵B.用絕緣膠帶纏繞C.使用堵頭并填充密封膠D.不處理答案：C（防止爆炸性氣體進(jìn)入）五、常見(jiàn)故障處理|故障現(xiàn)象|可能原因|處理方法||-|--|-||顯示值偏高|傳感器損壞、線路短路、零點(diǎn)漂移|更換傳感器、檢查接線、重新校準(zhǔn)||無(wú)輸出|電源故障（24VDC缺失）、保險(xiǎn)燒毀、模塊損壞|測(cè)電源電壓、更換保險(xiǎn)、替換模塊||信號(hào)劇烈波動(dòng)|電磁干擾（靠近電機(jī)）、介質(zhì)不穩(wěn)定、參數(shù)設(shè)置不當(dāng)|增加屏蔽、加固安裝、調(diào)整濾波時(shí)間|案例分析：某流量控制系統(tǒng)顯示值劇烈波動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)檢查流量計(jì)輸出正常，DCS輸入模塊電壓波動(dòng)，可能原因及處理？答案：可能是信號(hào)電纜屏蔽層未接地或接地不良，導(dǎo)致電磁干擾；處理方法：檢查屏蔽層單端接地（通常在DCS端），或更換雙絞屏蔽電纜，遠(yuǎn)離動(dòng)力線路。六、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.GB50093-2013：規(guī)定儀表工程施工需編制方案，驗(yàn)收時(shí)需單校（單體校準(zhǔn)）和聯(lián)校（系統(tǒng)聯(lián)調(diào)）。2.HG/T20507-2014：指導(dǎo)儀表選型，如腐蝕性介質(zhì)選316L材質(zhì)，高溫選耐溫≥400℃的儀表。