คำตอบที่ 1
ก่อนอื่นผมต้องขอออกตัวก่อนว่าผมมีความรู้เรื่องปั๊มน้ำไม่มากนัก
แต่ดูจากเหตุและผลที่ว่ามันช่วยเพิ่มแรงดันนั้นคงเป็นไปไม่ได้ครับ
เพราะอยู่ดี ๆ พลังงานมันจะเกิดขึ้นมาได้อย่างไรในเมื่อเราไม่ได้ใส่เพิ่มเข้าไป
เรามาดูกันว่าปัญหาของการสูบน้ำที่เกิดขึ้นนั้นมีอะไรบ้าง
"เนื่องจากระยะทางระหว่างจุดสูบน้ำ และถังเก็บน้ำอยู่ห่างกันและมีความลาดชันสูงส่งผลให้เครื่องสูบน้ำได้รับความเสียหาย
และชาวบ้านมองว่ามันไม่คุ้มกับค่าซ่อมบำรุงมอเตอร์สูบน้ำ"
ถ้าอ่านเนื้อความนี้ผมคิดว่าปั๊มคงพังด้วยสาเหตุสองอย่างคือ มอเตอร์ทำงานหนัก และ การเกิด Water Hammer
การจะต่อปั๊มน้ำ สิ่งที่ต้องคำนึงถึง คือ เฮดของปั๊ม และ ต้นกำลัง
- เฮดของปั๊มมีหน่วยเป็นเมตร จะมีสองส่วนคือเฮดด้านดูด และเฮดด้านส่ง
ต้องไปดูที่ตัวปั๊มว่ามีความสามารถด้านส่งได้สูงสุดกี่เมตร และระยะดูดกี่เมตร
อย่าวางปั๊มไว้สูงกว่าเฮดด้านดูด เพราะปั๊มจะดูดน้ำไม่ขึ้น
ในปั๊มจะมี สเปคว่าที่เฮดเท่านั้นเมตรจะมีอัตราไหลเท่าไหร่
ถ้าปั๊มตัวนั้นมีเฮดโดยรวมน้อยกว่าความสูงที่เราต้องการส่งน้ำไปใช้ ปั๊มตัวนั้นก็ไม่สามารถนำมาใช้งานได้
ต้องเลือกตัวใหม่ที่มีเฮดมากกว่าความสูงที่ใช้งาน
-ต้นกำลัง
การคำนวณแรงม้าของปั๊มที่ต้องใช้ (ในทางทฤษฎี) ให้ใช้สูตรนี้
แรงม้า ( ตาม ทฤษฎี ) = (Q x TH )/273
Q = ปริมาณน้ำเป็นลูกบาศก์เมตร ต่อ ชั่วโมง
TH = Total Head
ตัวอย่าง ต้องการสูบน้ำในอัตรา 120 ลิตร ต่อวินาที มีระยะความสูงรวม 4.5 เมตร ต้องใช้กี่แรงม้า
Q =120 ลิตรต่อวินาที = ( 120 x 60 x 60 )/1000 = 432 ลบม / ชม
แรงม้าที่ต้องใช้ = Q x TD/273 = 432 x 4.5/273 = 7.12 แรงม้า
แรงม้าที่คำนวณได้นี้เป็นกำลังงานที่ใช้ในการยกน้ำไปในระยะยกที่สูงตามที่กำหนด
โดยที่ยังไม่ได้คิดความสูญเสียที่เกิดจากความเสียดทาน , ประสิทธิภาพของมอเตอร์ และประสิทธิภาพของปั๊ม
ถ้าประสิทธิภาพของปั๊ม 75% และ ของมอเตอร์ 80 %
แรงม้าที่ต้องใช้ก็คือ 7.12/0.75/0.85 =11.17 แรงม้า
เห็นไหมครับว่าถ้าจะต่อปั๊มใช้งานมันต้องคำนวณไม่ใช่ว่าจบใส่แบบลูกทุ่ง
คิดแบบง่าย ๆ คือ 1 ลบม / ชม ต้องใช้แรงม้าตามทฤษฏี เท่ากับ 1/273 = 0.00367 แรงม้า ต่อระยะยก 1 เมตร
(ทุก 16.67 ลิตร/นาที-เมตร ต้องใช้ 0.00367 แรงม้า) ได้ค่าเท่าไหร่เอามาคุณด้วยประสิทธิภาพของปั๊มกับประสิทธิภาพของมอเตอร์
จึงจะเป็นขนาดมอเตอร์ที่ต้องใช้งานจริง ๆ
สองข้อแรกเป็นภาคพื้นฐาน การติดตั้งจริงยังมีเทคนิคเล็ก ๆ น้อยคือ
1 เราต้องลดแรงดันที่สูญเสียจากความฝืดในท่อให้มากที่สุดซึ่งการจะลดความฝิดได้คือการเพิ่มขนาดท่อให้ใหญ่ น้ำไหลสะดวก
2 ท่อดูดมีกฏเกณฑ์ทั่วไป ๆ ไปดังนี้
- ท่อต้องเป็นท่อแข็ง
-ขนาดจะต้องไม่เล็กกว่าขนาดหน้าแปลนด้านดูดของปั๊มถ้าเป็นไปได้ควรมีขนาดใหญ่กว่า 2 ขนาดมาตรฐาน ( 100,125,150,200,250 มม)
เช่นถ้าใช้ท่อขนาด 100 ควรใช้ท่อด้านดูดขนาด 150 มม ห้ามใช้ท่อที่มีขนาดเล็กกว่าหน้าแปลนด้านดูดอย่างเด็ดขนาด !
การต่อที่หน้าแปลนให้ใช้ข้อลด ที่ต้องให้ท่อด้านดูดใหญ่กว่าเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำที่เข้าสู่ปั๊มจะเต็มตลอดเวลา
-อุปกรณ์ที่ปลายท่อดูดต้องมีเพื่อช่วยให้น้ำไหลเข้าไปอย่างสม่ำเสมอ สูญเสียพลังงานน้อย เช่นปากแตร
-มีกรองป้องกันไม่ให้สิ่งแปลกปลอมไหลปนกับน้ำเข้าไปในท่อดูด ( Strainer )
-ใส่ฟูตวาล์ว ( กระโหลก ) เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำในท่อดูดและในเรือนปั๊มรั่วออกไปเมื่อปั๊มหยุดทำงาน
จะได้ไม่ต้องมาคอยเติมน้ำทุกครั้งที่เริ่มสูบน้ำใหม่
ถ้าต่อท่อโดยการต่อตรง ๆ ไม่มีอุปกรณ์อะไรเลยจะมีการสูญเสียพลังงานในการไหลเข้าท่อสูงมากและอาจจะเกิด Vortex (วังน้ำวน) ซึงทำให้อากาศ
เข้าไปในท่อดูดทำให้สูญเสียการเป็นสูญญากาศในปั๊ม เป็นเหตุให้ปั๊มชำรุดได้
คราวนี้มาถึงปัญหาของไอ้เจ้าแอร์แวร์ที่ถามมา
ผมว่ามันไม่ได้ช่วยเพิ่มแรงดันให้แรงขึ้นหรอกครับ เพราะแรงดันที่เกิดขึ้นนั้มันมาจากปั๊มล้วน ๆ
คราวนี้ถ้าต่อกับแบบลูกทุ่งปัญหาที่เกิดตามมาก็คือ
เกิด Water Hammer ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ความดันในท่อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงและเฉียบพลัน
โดยมีความดันเพิ่มขึ้นและลดลงจากความดันเดิมในลักษณะเป็นคลื่นขึ้นลงสลับกันไป
สาเหตุของการเกิด Water Hammer คือการเปลี่ยนแปลงความเร็วในท่ออย่างกระทันหันเช่นปิดเปิดวาล์วน้ำอย่างกระทันหัน
ทำให็โมเมนตัมของน้ำเปลี่ยนไปเป็นแรงกระแทกตามผนังท่อ ถ้าแรงมันมากเกินกว่าความสามารถของท่อ ท่อก็จะแตกระเบิดได้
ระดับความเสียหายขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหล , อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วของการไหล ลักษณะการยึดท่อให้อยู่กับที่
แล้วเราจะแก้ Water Hammer ได้ยังไงกันล่ะ
1 เนื่องจากมันมาจากการอัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วของการไหน เราก็เพิ่มขนาดท่อ
พื้นที่หน้าตัดท่อแปรผันตามรัศมียกกำลังสอง ถ้าขนาดรัศมีท่อใหญ่ขึ้น 2 เท่า พื้นที่หน้าตัดท่อจะมากขึ้น 4 เท่า
ถ้าพื้นที่หน้าตัดใหญ่ขึ้น 4 เท่า ความเร็วของน้ำจะลดลงไป 4 เท่า
2 เพิ่มเวลาการปิดเปิดวาล์วน้ำให้ใช้เวลาคือค่อย ๆ ปิด ไม่ใช่ปิดอย่างทันที
3 ติดอุปกรณ์ป้องกันเช่น Pressure Relief Valve ,Surge Tank , Air Chamber
ไอ้แอร์แวร์ที่ว่านี่แหละครับ มันก็คือ Air Chamber นั่นเอง
คืออากาศในกระบอกมันขยายตัวหดตัวได้ดีกว่าน้ำดังนั้นมันจึงทำหน้าที่ผ่อนคลายความรุนแรงเมื่อมีความดันเพิ่มขึ้นได้
มาถามผมว่าแอร์แวรเพิ่มแรงดันให้ปั๊ม ผมขอตอบว่าไม่ใช่ แต่มันเป็นตัวแก้ปัญหาของการเดินท่อที่ไม่ถูกต้องครับ
