อ่านจบแล้วคุณจะ
- ทราบชนิดและหลักการทำงานของเครื่องสูบน้ำ
- ทราบปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องสูบน้ำ
- ทราบวิธีการสำรวจและประเมินประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องสูบน้ำ
สรุป 1 นาที 5 เรื่องที่ต้องจำ · ปัดหรือกดลูกศรดู · กดการ์ดเพื่อไปอ่าน
1/5 · หัวข้อย่อย 1ปริมาตรแทนที่เชิงบวก: ปริมาณไม่มาก เฮดสูง · ไหลตามแกน/ไหลผสม: ความดันต่ำ อัตราไหลสูง
ที่มา: ตำรา ตอน 2 หน้า 6-1–6-52/5 · หัวข้อย่อย 3ค้อนน้ำที่พบบ่อยที่สุด: หยุดเครื่องทันทีเพราะไฟฟ้าขัดข้อง
ที่มา: ตำรา ตอน 2 หน้า 6-28–6-313/5 · หัวข้อย่อย 5กำลังไฮดรอลิก = γ × Q × TDH ÷ 1,000 (kW)
ที่มา: ตำรา ตอน 2 หน้า 6-37–6-41
4/5 · หัวข้อย่อย 7เครื่องสูบประสิทธิภาพยังสูงที่อัตราไหล 60–100% ของที่ออกแบบ
ที่มา: ตำรา ตอน 2 หน้า 6-47–6-535/5 · หัวข้อย่อย 9ลดรอบประหยัดได้มากกว่าลดใบพัด แต่ลงทุนสูงกว่า (ตัวอย่างในตำรา)
ที่มา: ตำรา ตอน 2 หน้า 6-58–6-66เครื่องสูบน้ำแบ่งตามการขับดันของเหลว 2 ประเภท
แรงเหวี่ยง (แนวนอน)โรตารี (เฟือง)แรงเหวี่ยง (แนวตั้ง)ปริมาตรแทนที่เชิงบวก (Positive Displacement)
ดูดของไหลเข้าห้องปิดแล้วลดปริมาตร ถ่ายพลังงานแบบไม่ต่อเนื่อง · จ่ายปริมาตรแน่นอนต่อรอบ รับความดันสูงได้ดี · เหมาะกับปริมาณไม่มาก แต่เฮดสูง · ลูกสูบ: ไหลเป็นห้วง ๆ (Pulsation) ของเหลวต้องสะอาด · โรตารี: ไหลต่อเนื่อง แต่อัตราสูบต่ำ
ไคเนติกส์ (Kinetic)
ใบพัดหมุนเร็วเพิ่มความเร็วให้ของไหลอย่างต่อเนื่อง · แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง: นิยมแพร่หลาย ไหลออกตามแนวรัศมี · ไหลตามแกน: ความดันต่ำ อัตราไหลสูง มีสารแขวนลอยได้ · ไหลผสม: ไหลออกทำมุม 45–80 องศากับเพลา ความดันต่ำ อัตราไหลสูง
หอยโข่งไหลตามแกนไหลผสมที่มา: ตำรา ผู้รับผิดชอบด้านพลังงาน (ผชร.) ตอน 2 หน้า 6-1–6-5 หัวข้อ 6.1–6.2
เฮด (Head): พลังงานของน้ำในหน่วยเมตร
พลังงานของของไหลเทียบต่อน้ำหนัก มีหน่วยเป็นความสูง (เมตร) เรียกว่าเฮด · เฮดรวมของระบบ (Total Dynamic Head, TDH) = เฮดความดัน + เฮดความเร็ว + เฮดความสูง + เฮดการสูญเสียรวม
เขียนกราฟเฮดของระบบทับกราฟเฮดของเครื่องสูบ (H-Q) จุดตัดคือจุดทำงาน (Operation Point)
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-6–6-15 หัวข้อ 6.3
ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพ · ค้อนน้ำ
ลองตอบก่อนอ่าน
ค้อนน้ำในระบบท่อส่งน้ำ ลองเดาว่าเกิดบ่อยที่สุดจากเหตุใด
ค้อนน้ำที่พบบ่อยที่สุด: หยุดเครื่องทันทีเพราะไฟฟ้าขัดข้อง
เฉลยจากหัวข้อย่อยนี้ · อ่านรายละเอียดต่อด้านล่างประสิทธิภาพขึ้นกับชนิดและคุณภาพเครื่อง การออกแบบติดตั้ง สภาวะการใช้งาน และการบำรุงรักษา · ตัวแปรสำคัญทางทฤษฎี: ความเร็วรอบ · อัตราการไหล · เฮด
ค้อนน้ำ (Waterhammer) เกิดเมื่อ
เริ่มเดินหรือหยุดเครื่อง · ความเร็วรอบเปลี่ยน · ปิดเปิดประตูน้ำ · พบบ่อยที่สุด: หยุดทันทีเพราะไฟฟ้าดับ
ถ้ารุนแรง ทำให้
ท่อและอุปกรณ์แตก · ท่อยุบเมื่อความดันต่ำกว่าบรรยากาศ · ของไหลแยกเป็นไอแล้วยุบตัวเกิดคลื่นความดันสูง · ไหลย้อนจนเครื่องหมุนกลับ
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-28–6-31 หัวข้อ 6.5
ตรวจวัดเครื่องสูบน้ำ
ควรติดเกจวัดความดันที่ท่อดูดและท่อส่งของทุกเครื่อง และติดแอมมิเตอร์ของมอเตอร์ เพื่อดูว่าท่อดูดไม่อุดตัน และเทียบการทำงานกับกราฟของผู้ผลิต
เกจความดันวัดอัตราไหลแบบรัดท่อที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-32–6-37 หัวข้อ 6.6 · หน้า 6-53 หัวข้อ 6.8.4
กำลังไฮดรอลิก ประสิทธิภาพ และขนาดมอเตอร์
γ = น้ำหนักจำเพาะ (น้ำ 9,810 N/m³) · Q (m³/s) · TDH (m) · ประสิทธิภาพเครื่องสูบ = กำลังไฮดรอลิก ÷ กำลังขับที่เพลา × 100% · เลือกจุดทำงานใกล้จุดประสิทธิภาพสูงสุด (Best Efficiency Point, BEP)
ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างที่ 6-5 ในตำรา
Q = 0.01 m³/s · เฮดรวม 26.73 m · ขับตรง · ประสิทธิภาพเครื่องสูบ 75% มอเตอร์ 78%
- กำลังไฮดรอลิก = 9,810 × 0.01 × 26.73 ÷ 1,000 = 2.62 kW (กิโลวัตต์)
- กำลังมอเตอร์ = 2.62 ÷ (0.75 × 0.78) = 4.48 kW
- 4.48 ÷ 0.746 = 6 แรงม้า
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-40–6-41
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-37–6-41 หัวข้อ 6.7.1–6.7.4
กฎความคล้าย (Affinity Laws)
ลองตอบก่อนอ่าน
ลดรอบเครื่องสูบน้ำเหลือครึ่งหนึ่ง (ระบบไม่มีความดันสถิต) ลองเดาว่ากำลังขับเหลือเท่าใด
รอบ 50% ⇒ เฮด 25% · กำลังขับ 12.5% (ระบบไม่มีความดันสถิต)
เฉลยจากหัวข้อย่อยนี้ · อ่านรายละเอียดต่อด้านล่างระบบจริงมีความดันสถิตเสมอ ต้องปรับสูตรก่อนใช้ · ตัวอย่างในตำรา: ที่รอบ 40% ระบบไม่มีความดันสถิตไหล 40% แต่ระบบที่มีความดันสถิต อัตราไหลลดเป็นศูนย์
ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างที่ 6.7 ในตำรา
สูบ 1,700 แกลลอน/นาที เฮด 180 ฟุต กำลังขับ 84 แรงม้า ที่ 2,000 rpm · ลดรอบเป็น 1,600 rpm
- อัตราสูบ = 1,700 × 1,600/2,000 = 1,360 แกลลอน/นาที
- เฮด = 180 × (1,600/2,000)² = 115.2 ฟุต
- กำลังขับ = 84 × (1,600/2,000)³ = 43 แรงม้า
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-46–6-47
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-44–6-48 หัวข้อ 6.7.5 และ 6.8.1
แนวทางอนุรักษ์พลังงาน: รอบ ใบพัด ขนาด มอเตอร์
ถ้าเครื่องจ่ายน้ำมากกว่าความต้องการและต้องการอัตราไหลคงที่ แสดงว่าเครื่องใหญ่เกินไป ⇒ เลือกเครื่องเล็กลงหรือลดขนาดใบพัด อาจเหมาะกว่าใช้ VSD
ใบพัดเดิมลดขนาดใบพัดที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-47–6-53 หัวข้อ 6.8
ตรวจวินิจฉัยระบบเครื่องสูบน้ำ
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-54–6-57 หัวข้อ 6.9 (รายการตรวจ 21 ข้อ)
มาตรการตัวอย่างในตำรา: ลดอัตราไหลจาก 1,200 เหลือ 1,000 แกลลอน/นาที
เครื่องสูบ 20 HP (แรงม้า) (15 kW) ใบพัด 10 นิ้ว 1,750 rpm สูบ 1,200 แกลลอน/นาที เฮด 30 m · 10 ชม./วัน 300 วัน/ปี · 3 บาท/kWh
ลดขนาดใบพัด (มาตรการที่ 2)
ใบพัด 10 ÷ (1,200/1,000)1/2 = 9.13 นิ้ว · เฮด 25.01 m · กำลัง 15 ÷ (10/9.13)4 = 10.42 kW · ประหยัด (15 − 10.42) × 3,000 = 13,740 kWh (กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ หน่วย)/ปี · 41,220 บาท/ปี · ลงทุน 10,000 บาท คืนทุน 0.24 ปี
ลดความเร็วรอบ (มาตรการที่ 3)
รอบ 1,750 × 1,000/1,200 = 1,458.33 rpm · เฮด 20.83 m · กำลัง 15 × (1,458.33/1,750)³ = 8.68 kW · ประหยัด (15 − 8.68) × 3,000 = 18,960 kWh/ปี · 56,880 บาท/ปี · ลงทุน 50,000 บาท คืนทุน 0.88 ปี
มาตรการที่ 2 ในตำราคิดกำลังหลังลดใบพัดด้วย (D1/D2)4 ขณะที่กฎความคล้ายหัวข้อ 6.7.5.2 ให้กำลัง ∝ D³ · ตัวเลขในการ์ดนี้ใช้ตามบรรทัดคำนวณของมาตรการที่ 2 · ตำราย้ำว่าค่าจากการคำนวณอาจคลาดเคลื่อน ให้ใช้ค่าที่ตรวจวัดจริง
ที่มา: ตำรา ผชร. ตอน 2 หน้า 6-58–6-66 หัวข้อ 6.11 มาตรการที่ 1–3
ตัวเลขที่ต้องจำในหัวข้อนี้
จำลองอุปกรณ์ในโรงงาน
จำลองอุปกรณ์ที่บทนี้สอน ในโรงงานที่สร้างจากเนื้อหาที่อบรม · ห้องไฟฟ้า: ปั๊มและพัดลม
ลองปรับเอง · เปลี่ยนค่าแล้วเห็นผลทันที
สถานการณ์จำลอง 2 เรื่อง · เลือกทางแก้แล้วเห็นผลเป็นตัวเลขจากตำรา
ที่มา: คู่มือผู้รับผิดชอบด้านพลังงานสามัญ (โรงงาน) พ.ศ. 2567 (พพ.) ตอนที่ 2 การจัดการพลังงานไฟฟ้า บทที่ 6 · หน้า 6-1 ถึง 6-97 (หน้าไฟล์ 343–439)