מהם מים רכים ומדוע למדוד את זרימתם?
מים רכים מתייחסים למים שטופלו באמצעות חילוף יונים או אוסמוזה הפוכה כדי להסיר יוני קשיות כמו סידן ומגנזיום, שבדרך כלל מציגים מוליכות מתחת ל-50 מיקרו-שניות לסמ"ר. חשיבותם התעשייתית כוללת:
1. הגנה מפני אבנית: מאריכה את תוחלת החיים של הציוד (דודי חום, מחליפי חום)
2. יציבות תהליך: מבטיח דיוק ניסוח בתעשיות התרופות והמזון
3. תאימות סביבתית: עומד בתקני ריכוז יונים עבור פריקת שפכים
תעשיות מפתח הדורשות מדידה מדויקת של זרימת מים רכים:
תרופות (מערכות מים מטוהרים)
מזון ומשקאות (ערבוב מרכיבים)
מיקרואלקטרוניקה (ניקוי פרוסות סיליקון)
עיבוד כימי (קירור כור)
מערכות סירקולציה של HVAC
ניתוח השוואתי של ארבע טכנולוגיות למדידת זרימת מים רכים
# 1. מד זרימת טורבינה למים רכים 
עקרון פעולה: אנרגיה קינטית של מים רכים מסובבת טורבינה, כאשר קצב הזרימה מחושב באמצעות חיישנים מגנטיים/אופטיים המאתרים את מהירות הסיבוב.
יתרונות למדידת זרימת מים רכים:
דיוק של ✅0.5%
כיסוי מלא של צינורות (DN4-DN200) לכיסוי צינורות וטווחי זרימה שונים, בקשה רגילה היא מד זרימה RO בגודל 1/2 אינץ', מד זרימת מים בגודל 1 אינץ', מד זרימת מים OR בגודל 2 אינץ', מד זרימת מים בגודל 3 אינץ' וכן הלאה.
✅מודד מהירויות זרימה של 0.3-10 מטר/שנייה
✅חומר נירוסטה למדידת מים רכים
✅
מד זרימת מים במחיר נמוך ✅מד זרימת מים רכים דיגיטלי עם תצוגה דיגיטלית, 4-20mA, יציאת פולסים, אופציה עם MODBUS RTU.
מגבלות:
-רגיש לחלקיקים (דורש מסנן 100 מיקרומטר), מד זרימת טורבינת נוזלים יכול למדוד רק נוזל נקי ללא חלקיקים.
בלאי מכני משפיע על היציבות לטווח ארוך, מכיוון שיש בו חלקים נעים בתוך חיישן הזרימה של הטורבינה.
# 2. מד זרימת וורטקס 
עקרון פעולה: משתמש באפקט מערבולת רחוב של קרמן, חישוב זרימה באמצעות תדירות נשירת מערבולת שזוהתה.
מד זרימת וורטקס למדידת מים רכים ביצועים:
✅ללא חלקים נעים (תחזוקה מועטה)
✅יכול להפוך למד זרימת מים בלחץ גבוה, לדוגמה עומד בלחץ של 6.3MPa
✅טווח טמפרטורות רחב (-40°C~350°C) לחיישן זרימת מערבולת
✅כל
חיישן הזרימה מפלדת אל-חלד עשוי מחומר של נירוסטה 304, 316 או 316L
✅ניתן להפוך אותו למד זרימה של 24V DC או המופעל על ידי סוללות.
✅ניתן להכין חיבורי תהליך שונים, כגון אוגן, מד זרימה סניטרי תלת-מהדק, חיבור בורג וכן הלאה.
מד זרימת מים רכים עם חיבור תלת-קלאמפ
אילוצים:
דיוק מופחת מתחת ל-0.5 מטר/שנייה, ודיוק רגיל למדידת מים הוא 1.0%
דורש צינורות ישרים במעלה הזרם 10D ובמורד הזרם 5D
# 3. רוטמטר 
מנגנון: מיקום המצוף בצינור המחודד תואם את קצב הזרימה, ומאפשר קריאה חזותית.
יתרונות עבור מד זרימת רוטמטר מים רכים:
✅ניטור חזותי של קצב זרימת המים.
✅מד זרימה חסכוני למים RO (חיסכון של 40%-60%)
✅לרוטמטרים היסטוריה ארוכה וביצועי עבודה יציבים
✅יכולת ניטור מקומית ללא צורך במקור מתח חיצוני
רוטמטר ניטור מקומי ללא ספק כוח חסרונות:
דיוק של 2%-5% (לא מתאים להעברת משמורת)
התקנה אנכית רגילה, והרכבה אופקית תעלה הרבה כסף.
מתאים למדידת זרימת מים רכים בזרימה נמוכה
# 4. מד זרימת מסה קוריוליס 
טכנולוגיית ליבה: מדידת הזזת פאזה מכוחות קוריוליס בצינורות רוטטים כדי לקבוע את זרימת המסה.
יתרונות השימוש במד זרימת קוריוליס למדידת זרימת מסת מים רכים
✅±0.1% דיוק אולטרה-גבוה, זהו מד זרימה בעל דיוק גבוה
✅פלט רב-פרמטרים, בנוסף למדידה של קצב זרימת מסה וזרימה כוללת באמצעות תוכנה, ניתן גם למדוד צפיפות/טמפרטורה של מי RO.
✅חסין בפני שינויים במוליכות
✅מגוון אפשרויות זרימה, לדוגמה מ-40 גרם/שעה, עד 1 טון/שעה, ל-10 טון/שעה, ל-Silver Automation Instruments יש פתרונות לטווחי זרימה וגדלי צינורות שונים.
טווח זרימת מים מסת המתאים למד זרימת מסה בגדלים שונים:
|
Inch
|
3/8”
|
1/2”
|
3/4”
|
1”
|
1.5”
|
2”
|
2.5”
|
3”
|
4”
|
5”
|
6”
|
8”
|
8”
|
10”
|
12”
|
|
DN(mm)
|
10
|
15
|
20
|
25
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200A
|
200B
|
250
|
300
|
|
Flow Range
|
0~1.5 T/h
|
0~3 T/h
|
0~7 T/h
|
0~13 T/h
|
0~22 T/h
|
0~33 T/h
|
0~60 T/h
|
0~100 T/h
|
0~160 T/h
|
0~230 T/h
|
0~300 T/h
|
0~400 T/h
|
0~500 T/h
|
0~800 T/h
|
0~1500 T/h
|
הערות:
מד זרימה קוריוליס הוא מד זרימה יקר, בהשוואה לעלותם של מדי זרימה בטורבינה (TUF), מד זרימה במערבולת ומד רוטמטרים. חיישן זרימת מסת המים רגיש לתנודות.
כאשר דנים במדידת זרימת מים, מדי זרימה אלקטרומגנטיים (מגמטרים) עולים באופן אינסטינקטיבי בראש כפתרון המועדף. מכשירי
מדי זרימה בקוטר מלא אלה מציעים פעולה לא פולשנית עם אפס הפרעות זרימה ותמחור חסכוני. עם זאת, יישומם מתגלה כבעייתי באופן מהותי עבור מדידת מים רכים עקב אילוצים טכניים אינהרנטיים.
מדי זרימה אלקטרומגנטיים (מגמטרים) פועלים לפי חוק פאראדיי, הדורשים נוזלים מוליכים (>5 מיקרושנייה/ס"מ). מוליכות נמוכה של מים רכים (<50 מיקרושנייה/ס"מ) גורמת ל:
1. הנחתת אות: כוח אלקטרו-מניע מופחת מפחיתה את ה-SNR
2. סחיפה בנקודת אפס: קיטוב אלקטרודות במדיה בעלת מוליכות נמוכה
3. שגיאות מדידה: סטיות של ±5%+ לעומת ±0.5% של מדי טורבינה
מגמות שוק עבור מדי זרימת מים רכים.
שוק מדי הזרימה העולמי של מים רכים הגיע ל-1.2 מיליארד דולר בשנת 2023, כאשר התקני מדי זרימה מרובי פרמטרים של קוריוליס צמחו בקצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 8.7% (Flow Research). משדרי זרימה חכמים התומכים ב-IIoT הכוללים פרוטוקולי Modbus/Profibus PA שולטים כעת, ומציעים תחזוקה ניבויית לבלאי מיסבים (מד זרימת טורבינה) או אנומליות רטט (משדר זרימת מערבולת).
