WJ9000系列齐纳式安全栅说明书.docx

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WJ9000系列齐纳式安全栅说明书

一、概述

WJ9000系列齐纳安全栅是本质安全型气仪表和电气装置的关联设备，该产品按照GB3836.1-2000[爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求]和GB3836.4-2000[爆炸性气体环境用电气设备第4部分本质安全型“i”]中有关规定制造生产。

产品经国家级仪器仪表防爆安全监督检验站（NEPSI）防爆检测合格，并取得防爆合格书。

WJ9000系列齐纳安全栅共有40多种不同的型号规格，可与各种现场一次仪表如变送器（数字通讯的智能变送器、4-20mA模拟信号的普通变送器、国产DDZ-Ⅲ型变送器）、电气转换器、电气阀门定位器、各类热电偶、开关（触点及模拟开关）、流量仪表（涡轮、腰轮、刮板、旋涡等流量变送器）、电磁阀及各种特殊仪表组成本质安全防爆系统，用于现代化工业的自动化过程控制，广泛地应用在石油、化工、医药、船舶等领域。

WJ9000P系列齐纳安全栅是WJ9000系列齐纳安全栅的补充，其用途和WJ9000系列相同，分为二类，第一类为ⅡB组气体而设计（二种型号），第二类为ⅡC组气体而设计（七种型号），其特点是安全栅的端电阻降低了，给设计部门和用户选用安全栅的范围拓宽了，但提供给现场的能量也随着增加，要求更加慎重地核对现场设备（如变送器、电磁阀等）的电气参数，以确保联用后的安全效果。

二、结构

WJ9000系列和WJ9000P系列齐纳安全栅采用统一的外形和安装尺寸，安全栅电路用阻燃环氧树脂浇封在壳体内，各接线端子间的爬电距离、电气间隙及材料的相对泄痕指数都符合GB3836.4-2000和GB3836.1-2000中的有关规定。

外形见图2-1。

外形尺寸：

94mm（宽）×62mm（高）×14.2mm（厚）

三、工作原理

1、齐纳安全栅基本电路：

见图

2、电路由快速熔断器BX1，限压元件VD1、VD2（齐纳二极管或二极管），限流电阻R1（电阻器或非线性元件）三部分组成。

正常操作条件下，非本安端1、2之间所加的电压低于最高电压Vmax（更低于齐纳二极管的齐纳电压），此时VD1、VD2处于不导通状态，除有极微小的漏电流以外，是“开路”状态，安全栅电路等效于一个电阻串联在信号回路内，只要漏电流小于规定值，安全栅电路不会影响系统的正常工作。

当非本安端发生故障，例如在非本安端1、2之间因某种原因混入高电压，使齐纳二极管反向击穿，呈“导通”状态，此时齐纳二极管VD1、VD2把混入的高压限制在齐纳电压上，在安全栅的本安端3、4上不会出现高电压，齐纳二极管一旦导通以后，其电流急剧上升（雪崩过程）把串联在电路中的熔断器FA1瞬时熔断，切断了至现场的高电压，防止了高电压引爆现场爆炸性物质的危险，从而保护了现场设备及人员的安全。

当现场（危险区内）发生故障，例如负载短路了，安全栅电路中的限流电阻R1立即起限流作用，把短路电流限制在某一个电流值之内，这个电流值是安全值，故现场也是安全的。

齐纳安全栅的安全保护作用，实际上是对能量的限制作用，在本质安全防爆系统中，由于安全栅的功能，所以不论发生任何故障都保证到现场（危险区）的能量限制在一个安全值（不会点燃规定的分级、分组爆炸性气体混合物），从而保证现场安全。

四、技术规格及主要技术参数

1、防爆标志：

（Exia）ⅡC

[WJ9006P和WJ9018EP为（Exia）ⅡB]

2、最高允许电压：

250VA/DC

3、安装位置：

安全区域

4、安装方式：

汇流条铜排

5、安装尺寸：

M4爆栓间距11.5mm

6、环境条件：

连续使用温度-10℃～+45℃

贮存温度-40℃～+80℃

7、主要技术参数见表4-1、4-2、4-3

五、最大允许负载参数

1、安全栅的最大允许负载参数是最大允许电容Ca和最大允许电感La。

2、表5-1中所列的数值表示用于ⅡC气氛（氢气）除WJ9006P和WJ9018EP用于ⅡB气氛以外，对于ⅡB和ⅡA气氛，其最大允许负载参数应由防爆检验机构认可。

3、安全栅和（贮能）仪表（如变送器）连接时，这些仪表和连接导线都是安全栅的负载。

导线的最大允许电缆参数Cc和Lc应等于或小于安全栅的最大允许负载参数Ca和La减去仪表输入端未经保护的电容Ci和电感Li，即应满足下列的条件：

Cc≤Ca-Ci；Lc≤La-Li

4、电缆本身的分布参数一般由电缆生产厂给出，对于没有给出分布参数的仪表信号电缆可按Cc=60～100PF/m和L/R=25Μh/Ω来计算电缆长度。

5、仪表中未经保护的电容Ci和电感Li由防爆检测机构在认证仪表时予以给出

主要技术参数见表4-1

型

号

安全参数

极性

通路

端电阻

（Ω）

工作电压

（v）

最高

电压

（V）

基本电路

本安端非本安端

危险区安全区

典型应用

（v）

（mA）

－

单

双

WJ9001

√

－

22～35

智能变送器、通用变送器：

ST3000、SMAR、M00R

1151、1751、FC、EJA…

WJ9001R

√

－

22～35

WJ9001A

√

－

22～35

1、智能变送器、通用变送器：

ST3000、SMAR、M00R、1151、1751、FC、EJA…

2、国产DDX-Ⅲ型变送器

WJ9001AR

√

－

22～35

WJ9002

26.4

－

√

130

（20mA）

1.4V+8

24.0

25.2

智能变送器、通用变送器：

ST3000、SMAR、M00R、1151、1751、FC、EJA…

WJ9002R

26.4

－

√

130

（20mA）

24.0

25.2

WJ9003

√

—

22～35

科隆公司：

金属转子流量计

浮筒液位变送器

WJ9003R

√

—

22～35

WJ9004A

9.1

√

116

6.0

6.5

热电偶

WJ9004

100

√

428

1616

热电偶输入：

配高输入阻抗二次仪表，开关量

WJ9004B

200

√

6.0

6.5

热电偶（低阻二次仪表）电感限幅探测仪器

WJ9004C

150

√

104

12.5

脉冲量（涡轮，腰轮，刮板。

。

）

桥路供电

WJ9004D

√

621

25.5

流量变松器

WJ9005

2.5

500

√

0.6

0.65

热电阻

WJ9005A

300

√

0.6

0.65

三线制热线电阻

WJ9006

√

－1.4V+8

22-35

电磁阀，开关

WJ9006P

171

－

√

气体

组别ⅡB

√

－

1.4V+8

22-35

变送器，调节器输出，电磁阀，开关等

WJ9007

26.4

√

130（20）mA

24.0

25.2

调节器输出:

（发射极输出）

FC.EKV187.SSC.YS80.760

WJ9008

√

－

22-35

电磁阀（单控）开关

主要技术参数见表4-2

型

号

安全参数

极性

通路

端电阻

（Ω）

工作电压

（v）

最高

电压

（V）

基本电路

本安端非本安端

危险区安全区

典型应用

（v）

（mA）

－

单

双

WJ9009

－

√

1.4v+

25.5

逻辑电路返回信号

WJ9010

－

√

310

1.4v+8

25.5

智能变送器、通用变送器：

ST3000、SMAR、M00R、1151、1751、FC、EJA…,调节器输出、开关

WJ9010P

119

－

√

237

1.4v+8

26.5

变送器,调节器输出、开关

WJ9011

－

√

10K

－

25.5

－

开关:

大电流负载,如继电器式闪光报警等

WJ9012

13.5

－

√

－

24.0

－

25.5

－

接近开关（P+F公司）

WJ9013

－

√

318

1.4v+17

24.0

25.5

智能变送器、通用变送器：

ST3000、SMAR、M00R、1151、1751、FC、EJA…,调节器输出、开关

WJ9013R

－

√

318

1.4v+17

24.0

25.5

WJ9015

√

－

√

－

22-35

电磁阀（双控）,开关

WJ9016

200

√

直流6V,交流4V系统

WJ9016P

300

√

6VDC系统

WJ9016A

150

√

104

12.0

直流12V,交流6V系统

WJ9016AP

291

√

12.0

13.0

12VDC系统

WJ9016B

147

√

150

18.0

19.0

直流18V,交流12V系统

WJ9016BP

213

√

105

18VDC系统

WJ9016C

√

310

25.5

调节器输出:

（发射极输出）FC.EK.V187.SSC….

WJ9016CP

119

√

239

25.5

调节器输出电磁阀

WJ9018

√

317

390

6.0

25.5

7.0

涡轮，腰轮等变送器的发讯器

WJ9018A

7.5

750

√

气体报警器供电

WJ9018C

13.7

140

√

104

12.0

13.0

直流12V,交流9V系统

WJ9018D

147

√

155

直流18V,交流12V系统

WJ9018E

√

310

25.5

电磁阀（双控）,开关

WJ9018EP

171

√

气体

组别ⅡB

√

168

25.5

单、双控电磁阀

（直流24V,交流18V系统）

WJ9018F

√

315

408

18.5

Bently轴承监测元件振动传感器

主要技术参数见表4-3

型

号

安全参数

极性

通路

端电阻

（Ω）

工作电压

（v）

最高

电压

（V）

基本电路

本安端非本安端

危险区安全区

典型应用

（v）

（mA）

－

单

双

WJ9019

100

√

电容探测器

应变桥路供电

四线制热电阻

WJ9019P

√

376

7.5

应变桥路返回信号

WJ9019A

√

1016

10.5

应变桥路返回信号

WJ9019B

√

167

10.5

应变桥路供电

WJ9019BP

157

√

12.5

10.5

应变桥路供电

WJ9088

虚拟安全栅用于固定预留设备的电缆－把危险区电路引向地

虚拟安全栅

WJ9088R

虚拟安全栅用于固定预留设备的电缆－通过电阻把危险区电路引向地

表WJ9000、WJ9000P系列齐纳安全栅最大负载参数

表5-1

参数

型号

允许电容

（μF）

允许电感

（mH）

参数

型号

允许电容

（μF）

允许电感

（mH）

参数

型号

组

别

允许电容

（μF）

允许电感

（mH）

WJ9001

0.11

4.2

WJ9016

3.0

0.95

WJ9006P

ⅡB

0.65

3.0

WJ9001R

0.083

4.2

WJ9016A

0.58

1.65

WJ9001A

0.083

4.2

WJ9016B

0.16

1.75

WJ9016P

ⅡC

3.0

0.395

WJ9001AR

0.083

4.2

WJ9016C

0.083

4.2

WJ9003

0.165

4.2

WJ9018A

0.013

WJ9016AP

ⅡC

0.58

0.32

WJ9003R

0.165

4.2

WJ9019

4.9

3.6

WJ9006

0.083

4.2

WJ9019A

1.4

160

WJ9016BP

ⅡC

0.16

0.27

WJ9008

0.083

4.2

WJ9019B

1.4

5.0

WJ9002

0.015

0.5

WJ9018C

0.58

0.32

WJ9016CP

ⅡC

0.083

2.47

WJ9002R

0.015

0.5

WJ9018D

0.16

1.75

WJ9007

0.015

0.5

WJ9018E

0.083

4.2

WJ901EP

ⅡB

0.65

3.0

WJ9005

1000

0.4

WJ9018F

0.099

1.6

WJ9013

0.083

4.2

WJ9004B

3.0

0.95

WJ9019P

ⅡC

4.9

WJ9013R

0.083

4.2

WJ9004C

0.58

0.32

WJ9010

0.083

4.2

WJ9004

0.16

1.65

WJ9019BP

ⅡC

1.4

1.3

WJ9011

0.083

500

WJ9015

0.083

2.4

WJ9012

0.85

200

WJ9004D

0.083

4.2

B2010P

ⅡC

0.083

2.4

WJ9005A

1000

0.4

WJ9009

0.083

－

六、实际应用

WJ9000系列齐纳安全栅应用举例

1、变送器

◎智能变送器、普通变送器

（ST3000、EJA、MOOR、1151、1751…）

智能变送器和安全栅组成本安防爆系统时，要求安全栅具备通讯功能。

当变送器供电电源电压波动范围大的情况下，选用WJ9001（WJ9001R）齐纳安全栅，该安全栅内部具备电压浮动性能，在供电电源电压22～35VDC变化时，都能保证提供变送器13V以上稳定电压（工作电流20mA，负栽250Ω），同时具备数字通讯功能。

但该安全栅的功耗为35mAmax（工作电流20mA，供电电压35VDC时），所以请注意供电系统的供电能力。

如果要求提供变送器的电压在16VDC以上，请选用WJ9002（WJ9002R）安全栅。

其功耗为50mAmax（工作电流20mA，供电电压35VDC时）。

见图6-1,6-2

图6-1

注：

R为外接250Ω电阻，将4-20mA信号转换为1-5V输出。

图6-2

当供电电源电压稳定时（24V～25.8VDC），选用WJ9002（WJ9003R），WJ9010最合适。

当供电电压24VDC时，WJ9002（WJ9003R）提供给变送器电压≥VDC，WJ9010提供给变送器的电压≥12VDC。

见6-3图

图6-3

注：

R为外接250Ω电阻，将4-20mA信号转换为1-5V输出。

当供电电源电压波动时（22V～35VDC范围内），请选用WJ9001（WJ9001R）或WJ9002（WJ9002R）。

见图6-1，6-2

◎国产DDZ-Ⅲ型变送器：

国产DDZ-Ⅲ型变送器要求供电电压在16V以上，和安全栅组成本安防爆系统时，选用WJ9002（WJ9002R）可以满足要求，该安全栅在供电电源电压22～35VDC范围内都可提供变送器16V以上电压。

但该安全栅有功耗（50mAmax），请注意系统供电能力。

见图6-1，6-2

2、热电阻

热电阻测温时，请选用WJ9005安全栅，该安全栅为双通路交流极性型安全栅，提供对热电阻的二根线保护（见图），若需要对热电阻的三根线都提供保护，可选用WJ9005安全栅，WJ9005为低内阻安全栅（18Ω）便于和测量仪表配合。

在正常工作电压时的漏电流在1μA以下，不影响测量精度。

见图6-4

图6-4

3、热电偶

热电偶选用WJ9004B安全栅，WJ9004B为双通路交流性安全栅，其内阻为54Ω。

为消除环境条件对测量精度的影响，应把补偿导线一直连到二次仪表，并在那里进行冷端补偿，二次仪表应选用高阻抗测量仪表。

见图6-5

图6-5

4、调节器输出和电气转换或电气阀门定位器配用

◎调节器输出为集电极输出回路

选WJ9010双通路安全栅，提供双线保护，内阻310Ω。

见图6-6

图6-6

◎调节器输出为发射极输出回路

选WJ9016c、WJ9007安全栅，WJ9016C安全栅内阻310Ω，WJ9007安全栅限流电路采用集成化变阻器电路，内阻低，负载能力强。

见图6-7

图6-7

5、开关

◎开关量输入输出可选用WJ9010安全栅，内阻比较大（310Ω），因此适用小负载电流，例如CM0S电路、LED指示灯、小型继电器（12V、20mA）等负载。

◎WJ9011安全栅可作为开关量输入，具有输入阻抗高，负载能力强，能驱动大电流负载。

◎WJ9012安全栅可作为接近开关输入，其端子5、6可直接作为干触点，接DCS的数字量输入卡。

见图6-8

图6-8

6、电磁阀

◎单控电磁阀

选用WJ9006、WJ9008安全栅，供电电源电压在22～35V范围内波动都可正常工作。

控制开关在供电电源正端选用WJ9008，控制开关在负端选用WJ9006。

见图6-9

图6-9

◎双控电磁阀

选用WJ9015双通路安全栅，在安全区回路中直接与DCS卡件或直流24V伏电源相连，将卡件或直流24V伏电源提供的直流配电输送给危险区的两个电磁阀，并接受来自系统的两个开关量信号控制。

见图6-10

图6-10

7、应变电桥

应变电桥被广泛用于各种称重系统中，当与齐纳安全栅组成一个本安系统时，一般要用二只或二只以上的齐纳安全栅。

可选用一只或二只并联WJ9004C交流极性齐纳安全栅作为供电回路保护。

信号输出回路可选用内阻大的WJ9019A交流极性齐纳安全栅。

见图7-11

图6-11

WJ9000P系列齐纳安全栅应用举例

1、二线制、4-20mA变送器

对于气体分级为ⅡC的应用场合，可选用WJ9010P，在24V电源供电情况下，安全栅可向变送器提供高达13.3V（20mA时）的电压，见图6-12

图6-12

2、开关、数据采集，逻辑回路系统

对要求低电压供电的设备，选用WJ9016P等，由于其端电阻低达37Ω（WJ9016端电阻为54Ω），因而安全栅端压降较小。

见图6-13

图6-13

3、调节器的输出

◎调节器输出为发射极输出回路，选用安全栅型号如WJ9016CP、WJ9006P，由于其内阻均较低，故安全栅上的压降很小。

见图6-14

图6-14

◎调节器输出为集电极输出回路，应该选用WJ9010P。

见图6-15

图6-15

4、电磁阀

◎对于大功率的电磁阀，ⅡC场所可以选用WJ9006P、WJ9016CP，ⅡB场所可选用WJ9018EP。

见图6-16

图6-16

5、传感器

WJ9018C用作开关量输入，危险区为三线制接近开关，其系统组成如图6-17，还可用于直流12V、交流9V供电系统。

图6-17

6、涡轮、腰轮、刮板等变送器

WJ9018用作脉冲量输入，适合配用本安型涡轮、腰轮、刮板、旋涡等流量变送器，接收其产生的脉冲量信号，其系统组成如图6-18。

图6-18

◎WJ9000系列齐纳安全栅选用表

现场仪表

供电电压

配用齐纳安全栅

系统

组成图

稳定

波动

型号

通路

提供变送

器电压

智能变送器、

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