CKD喜开理卡曼涡街式流量传感器WFK3000系列的解析

WFK3000系列是CKD喜开理旗下专为清水、工业用水等导电/非导电液体设计的卡曼涡街式流量传感器,核心定位“小型化、高精度、多场景适配”,覆盖0.5~60L/min流量范围,广泛应用于小型装置、工业管路的流量监测与控制。该系列通过卡曼涡街检测原理结合压电陶瓷传感技术,兼具结构紧凑、防护可靠、输出灵活等优势,按功能分为传感器型(S系列)、开关型(M系列)、传感器·开关复合型(C系列)三大品类,适配不同自动化控制需求。以下从核心原理、产品分类、关键规格、结构材质、功能特点及安装要点六大维度展开详细解析:

一、核心检测原理:卡曼涡街效应+压电陶瓷传感

WFK3000系列核心采用卡曼涡街式检测原理,其内部搭载的卡曼涡街式检测传感器(PPS树脂外壳,内置压电陶瓷元件)是实现精准测量的关键。当流体(清水/工业用水)流经传感器内部的旋涡发生体时,会在发生体两侧交替产生有规律的卡曼涡街,旋涡的脱落频率与流体流速呈固定比例关系(满足斯特劳哈尔数恒定条件)。
压电陶瓷元件会将旋涡冲击产生的压力变化转化为电信号,经内部电路滤波、放大处理后,输出与流量成比例的模拟信号(S/C系列)或开关信号(M/C系列)。相较于其他流量检测原理,该技术具备两大优势:一是对流体导电率无严格要求,可稳定测量清水等非腐蚀性液体;二是结构无活动部件,磨损小、长期稳定性强,适合连续工业工况。

二、产品分类与型号编码规则:三大系列适配不同需求

1. 核心产品分类

WFK3000系列按功能定位分为三类,覆盖从单纯流量检测到联动控制的全需求场景:
- S系列(传感器型):核心用于流量信号采集,仅输出模拟信号(标准DC0~5V,可选DC4~20mA/1~5V/0~10V),无本地显示功能,适合需接入PLC、DCS系统进行集中控制的场景;
- M系列(开关型):核心用于流量阈值控制,配备2点晶体管输出(可选NPN/PNP),支持10档旋转开关设定阈值,自带2位数数字显示与输出指示灯,适合需现场报警、联动阀门启停的场景;
- C系列(传感器·开关复合型):集成S系列与M系列功能,同时输出模拟信号与1点开关信号,兼顾流量实时监测与阈值控制,适配复杂自动化系统的多维度需求。

2. 型号编码规则解析(以组件型号为例)

WFK3000系列型号编码逻辑清晰,核心由“系列标识+结构参数+功能参数+选配项”组成,以典型型号“WFK3004C-10-A0N0B”为例,各部分含义如下:
- WFK:系列前缀,代表卡曼涡街式流量传感器;
- 3:形状代码,代表小型装置组装型;
- 004:流量范围代码,对应0.5~4.0L/min(其他代码:012=1.5~12L/min、032=4.0~32L/min、060=8.0~60L/min);
- C:类型代码,代表传感器·开关复合型(S=传感器型、M=开关型);
- 10:配管口径代码,对应Rc3/8(其他代码:15=Rc1/2、20=Rc3/4、25=Rc1);
- A0:模拟输出代码,对应DC0~5V(其他代码:A1=DC4~20mA、A2=DC1~5V、A3=DC0~10V);
- N0:报警输出代码,对应NPN 1点(a触点)(M系列为双点输出,代码含N1/P0/P1等);
- B:支撑件代码,代表附带支撑件(无符号为无支撑件)。
注:若需G螺纹或NPT螺纹配管,需另行咨询厂家定制。

三、关键规格参数:精准匹配小型装置与工业管路需求

WFK3000系列核心规格参数围绕流量测量范围、精度、环境适应性等核心指标设计,不同子型号参数略有差异,核心共性与差异化参数如下:

1. 基础测量参数

- 流量范围:覆盖0.5~60L/min,按子型号细分四档(004/012/032/060),最小量程0.5~4.0L/min,最大量程8.0~60L/min,适配从小流量采样到中流量监测的场景;
- 测量精度:S系列为±2.5%F.S.;M/C系列为±2.5%F.S.±1digit(精度更高,1digit=0.1L/min(10L/min以下)、1L/min(10L/min以上));
- 温度特性:±5%F.S.(以20℃为基准,环境温度10~50℃),可抵消常规工业环境温度波动对测量精度的影响;
- 响应时间:1sec(定义为流量从0恢复到设定流量70%所需时间),适合对响应速度要求不极致的稳态流量监测场景。

2. 压力与温度适配

- 适用流体:清水、工业用水(无腐蚀性,兼容液体接触部件材质);
- 流体温度:1~70℃;环境温度:0~50℃(85%RH以下,无结露);
- 压力参数:最高使用压力1.0MPa,耐压力1.5MPa;压力损失低,最大额定流量时损失≤0.06MPa(如004型号4.0L/min时≤0.06MPa,060型号60L/min时≤0.05MPa),对管路系统压力影响小。

3. 电源与输出参数

- 电源电压:通用DC12~24V±10%(最大电流80mA),A3模拟输出选项需DC15~24V;
- 电缆规格:标配3m、4芯电缆,精加工外径4.8mm,芯线0.2mm²,绝缘体外径1.3mm,适配工业现场布线;
- 防护等级:相当于IP65(需搭配指定安装电缆),可在尘埃较多或有水滴飞溅的工业环境安全使用。

四、结构与材质:耐腐蚀、轻量化设计,适配紧凑安装

1. 核心结构组成

WFK3000系列采用模块化结构设计,核心由阀体、卡曼涡街检测传感器、电装部、密封件、罩盖及可选支撑件组成。液体接触部件(附件、阀体、O形圈、检测传感器等)为关键组件,直接影响测量稳定性与使用寿命。

2. 关键材质选型

材质选型聚焦耐腐蚀性与适配性,核心部件材质如下:
- 阀体:PPS树脂(耐高温、耐腐蚀,适合接触工业用水);
- 配管部/附件:SCS13不锈钢铸件(强度高,适配管路连接);
- 密封件:NBR丁腈橡胶(常规密封,如盖密封圈、电缆密封圈)、FKM氟橡胶(耐高温耐腐蚀,如端盖密封圈、核心O形圈);
- 检测传感器:PPS树脂外壳+内置压电陶瓷(传感精度高,耐流体侵蚀);
- 罩盖:PC树脂(透明/半透明,便于观察M/C系列显示与指示灯)。
- 重量:380~510g(不含支撑件),支撑件仅28g,轻量化设计适配小型装置的紧凑安装空间。

五、核心功能特点:兼顾测量、控制与操作便捷性

1. 输出功能灵活,适配不同控制需求

- 模拟输出(S/C系列):标准DC0~5V,可选DC4~20mA/1~5V/0~10V,覆盖主流工业控制系统的信号接收需求,负荷阻抗匹配性强(如A0选项负荷≥50kΩ,A1选项负荷≤500Ω);
- 开关输出(M/C系列):M系列为2点晶体管输出,C系列为1点晶体管输出,支持NPN/PNP选型,最大负荷电流DC50mA,内部电压降低(NPN≤2.0V,PNP≤2.5V),可直接联动小型执行器或报警装置;
- 开关动作模式:支持NO/PO(常开/常闭a触点)、N1/P1(常闭/常开b触点)两种选项,带迟滞调节功能,避免流量波动导致的误触发。

2. 操作与可视化设计(M/C系列专属)

- 本地显示:2位数数字显示,10L/min以下显示小数,10L/min以上显示整数,直观呈现实时流量;
- 指示灯功能:M系列配备绿色(OUT1)、红色(OUT2)输出指示灯,C系列配备橙色(OUT)输出指示灯,开关输出ON时亮灯;S/C系列配备绿色通水指示灯(流量在规格范围内时亮)与红色电源指示灯(通电后亮);
- 阈值设定:通过10档旋转开关设定开关输出阈值,需使用仪表螺丝刀操作,设定后关闭罩盖可锁定数值,避免误触;需在断电状态下设定,防止触点损坏。

3. 安装与环境适应性强

- 安装方式:支持垂直、水平任意方向安装,无严格角度限制,适配复杂管路布局;
- 直管部要求:无强制直管部要求,但为排除配管干扰,建议IN侧预留10D、OUT侧预留5D直管段(D为配管口径);
- 环境耐受性:IP65防护等级,可在多尘、水滴飞溅环境使用;材质耐常规工业用水侵蚀,长期运行稳定性强。

六、安装与使用要点:保障测量精度与设备寿命

1.  配管安装:需确保配管口径与传感器型号匹配(如10代码对应Rc3/8),安装时避免过度用力拧紧,防止配管部损坏;若流体含杂质,建议前端加装过滤器,避免堵塞旋涡发生体;
2.  布线规范:电缆需按规格布线,避免与强电电缆并行,减少电磁干扰;电源需符合电压范围要求,避免过压损坏电装部;
3.  阈值设定:旋转开关设定时需精准对准刻度,避免中间位置,防止输出不稳定;设定后需关闭罩盖,保护开关部件;
4.  维护注意:液体接触部件为核心易损件,若长期使用后出现测量偏差,需检查O形圈密封情况与检测传感器清洁度,更换部件时需选用原厂配件,确保材质兼容性。

七、合规性与可靠性:符合工业安全标准

WFK3000系列全面符合CE指令(含EMC指令、RoHS指令),满足全球主流工业安全标准;产品设计严格遵循小型流量传感器的通用规范,当多台设备以50mm以内间隔并列安装时,可通过与厂家协商优化安装方案,避免相互干扰。核心部件选用高品质耐腐蚀材质,无活动部件磨损,正常工况下维护频率低,适合连续工业运行场景。


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