ออกแบบระบบน้ำเพื่อการเกษตร วิธีเพิ่มแรงดันให้กับเครื่องสูบน้ำ

Loading...
loading...

วิธีเพิ่มแรงดันให้กับเครื่องสูบน้ำ
ในบทความนี้จะกล่าวถึง วิธีการเพิ่มแรงดันให้กับปั๊มน้ำ ซึ่งในความเป็นจริงแล้วจะไม่มีอุปกรณ์ต่อพ่วงใดๆที่จะทำให้ปั๊มน้ำไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ทำงานได้มากกว่าที่ผู้ผลิตระบุไว้ที่เนมเพลท ซึ่งเป็นค่าที่อ่านได้จากหัวปั๊ม เมื่อนำเครื่องสูบน้ำมาต่อเชื่อมเข้ากับระบบน้ำแล้วมีแต่จะลดประสิทธิภาพลงเรื่อยๆ โดยปกติแล้วประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ำเมื่อเข้าคำนวณระบบน้ำแล้วจะคิดที่75% จากที่ระบุในเนมเพลท  เกษตรกรหรือผู้ติดตั้งระบบจะทำได้ดีมากสุดก็แค่ลดโหลดหรือภาระต่างๆเพื่อให้เครื่องสูบน้ำได้ทำงานในจุดสูงสุดที่ทำได้ ไม่เป็นการดีเลยที่เกษตรกรจะเลือกขนาดของเครื่องสูบน้ำที่ความสามารถต่ำกว่าหรือเท่ากับค่าที่คำนวณได้จากการคำนวณระบบ เนื่องจากเครื่องสูบน้ำต้องทำงานเต็มกำลังหรือรับโหลดสูงสุดตลอดเวลา ซึ่งจะมีผลเสียหลายอย่างเช่น เครื่องสูบน้ำเสื่อมสภาพเร็วขึ้น เปลืองพลังงานมากขึ้น ในกรณีที่ใช้เครื่องสูบน้ำแบบไฟฟ้ามีความเสี่ยงเรื่องความร้อนที่เพิ่มขึ้นในขดลวดมอเตอร์และสายไฟฟ้า เป็นต้น
แต่ในสภาพปัญหาหลายๆอย่างเกษตรกรไม่สามารถที่จะทำการเลือกซื้อเครื่องสูบน้ำขนาดใหญ่ได้ ซึ่งบางครั้งต้องสูบน้ำจากที่ต่ำส่งไปที่สูงเป็นระยะทางไกลๆ ในบทความนี้จะเสนอวิธีที่จะทำให้ปั๊มน้ำได้ทำงานเต็มประสิทธิภาพ โดยจะใช้หลักการเพิ่มแรงดันหรือเฮดทางด้านท่อดูดของปั๊มน้ำ ซึ่งมี2ทางเลือก
1.การทำถังหรือแท้งเก็บน้ำให้สูงกว่าตำแหน่งการติดตั้งเครื่องสูบน้ำ
2. การต่อปั๊มน้ำแบบอนุกรม เพื่อเพิ่มแรงดันของระบบน้ำในท่อทางจ่าย
ในบทความนี้จะกล่าวถึงในหัวข้อที่1เป็นสำคัญ
จากตัวอย่างการคำนวณในระบบเพื่อหาเฮดปั๊มได้สูตร
∆Hปั๊มน้ำ= ∆ Hรวม + ∆H1 +∆H2+∆H3 + ∆Z
          1.    ∆Hรวม คือการสูญเสียรวมของพลังงานเนื่องจากการไหลในเส้นท่อ(ท่อเมน,ท่อแยก,ท่อจ่าย)
          2.    ∆H1  คือการสูญเสียเนื่องจากระบบ ท่อดูด ข้อต่อ ข้องอ กรองและอุปกรณ์ต่างๆในระบบปั๊มน้ำ
          3.     ∆H2  คือการสูญเสียที่หัวจ่าย ข้อกำหนดแรงดันที่หัวจ่าย หัวสปริงเกอร์ หัวสเปร์ย  หัวมินิสเปร์ย
          4.     ∆H3= 10% x ∆Hรวม  คือการสูญเสียในข้อต่อ ข้องอ อุปกรณ์ต่างๆในระบบท่อส่งน้ำ
          5.    ∆Z= Z1+ Z2+ Z3+ Z..n=การสูญเสียเฮดปั๊มเนื่องจากความต่างระดับของท่อทางดูดกับหัวจ่าย
จากสูตรการคำนวณหาเฮดปั๊ม จากข้อที่1-4นั้นเป็นการเลือกขนาดเส้นท่อและอุปกรณ์ซึ่งเกษตรกรก็คงจะเลือกที่ประหยัดและเหมาะสมที่สุดดังนั้นค่าต่างๆจึงมักไม่ค่อยเปลี่ยนแปลง ดังนั้นจุดที่จะเปลี่ยนแปลงได้คือ ∆Z ซึ่งปกติจะมีค่าเป็นบวกแต่ในที่นี้เกษตรกรต้องทำให้มีค่าเป็นลบ
ตัวอย่างการคำนวณระบบจากภาพได้ค่าดังนี้
โดยมีข้อกำหนดดังนี้
          1.    ∆H1=1.51m  ,การสูญเสียพลังงานในเส้นท่อ จุด1-1
          2.    ∆H2=0.298m ,การสูญเสียพลังงานในเส้นท่อ จุด2-2
          3.     ∆H3=4.6m ,การสูญเสียพลังงานในเส้นท่อ จุด3-3
         4.    ∆H4=5m , การสูญเสียเนื่องจากระบบ ท่อดูด ข้อต่อ ข้องอ กรองและอุปกรณ์ต่างๆในระบบปั๊มน้ำ
         5.    ∆H5= 1.5bar = 15 m , การสูญเสียที่หัวจ่ายมินิสปริงเกอร์ที่ข้อกำหนดแรงดันที่หัวจ่าย1.5บาร์
        6.     ∆H6= 10% x ∆Hรวม  , การสูญเสียในข้อต่อ ข้องอ อุปกรณ์ต่างๆในระบบท่อส่งน้ำ

ดังนั้น ∆Hรวม = ∆H1+∆H2+∆H3+∆H4+∆H5 =1.51+0.298+4.6+5+15+ = 26.4m
∆Z= Z1+ Z2+ Z3=3+5+(0.3+0.3)=8.6m /การสูญเสียเฮดปั๊มเนื่องจากความต่างระดับของท่อทางดูดกับหัวจ่ายมินิสปริงเกอร์
เมื่อ Z3=ความสูงของแปลงเกษตร+ความสูงของขาปักชุดมินิสปริงเกอร์
∆Hปั๊มน้ำ= ∆ Hรวม + ∆H6 + ∆Z =26.4+2.64+8.6 = 37.64 m = 3.76 bar
สุดท้ายและเกษตรกรจะได้ข้อกำหนดมา2ตัวในการเลือกขนาดปั๊มน้ำดังนี้
เฮดปั๊ม(Hปั๊ม> 38 m , ปริมาณการจ่ายน้ำ(Qปั๊ม> 21,000 ลิตร/ชั่วโมง =21 ลบ.เมตร/ชั่วโมง
จากข้างต้นสรุปได้ว่า ∆Hปั๊มน้ำ= ∆ Hรวม + ∆Z  , เมื่อ∆ Hรวม=29
จากภาพ ในกรณีที่เกษตรกร สูบน้ำจากบ่อพักที่มีความต่างระดับ ระหว่างหน้าปั๊มกับระดับผิวน้ำ Z1=+3เมตร ในขณะที่ ใช้ปั๊มน้ำที่ติดตั้งท่อดูดอยู่ที่ด้านล่างของแท้งน้ำจะมีค่า Z1=(-10)เมตร นำค่าที่ได้มาเทียบความแตกต่าง
จากสูตร เมื่อคำนวณจากระบบเดิมโดยสูบน้ำจากบ่อพักจ่ายเข้าแปลงเกษตร
∆Hปั๊มน้ำ= 29 + ∆Z  , เมื่อ∆ Hรวม=29 และ  Z2+Z=5.6 เมตร
∆Hปั๊มน้ำ= 29 + 3+5.6 = 37.6 เมตร หรือ 3.7 บาร์
จากสูตร เมื่อคำนวณจากระบบใหม่โดยสูบน้ำจากแท้งพักน้ำจ่ายเข้าแปลงเกษตร
∆Hปั๊มน้ำ= 29 + (-10)+5.6 = 24.6 เมตร หรือ 2.4 บาร์
เกษตรกรจะได้ข้อกำหนดมา2ตัวในการเลือกขนาดปั๊มน้ำดังนี้
เฮดปั๊ม(Hปั๊ม> 25 m , ปริมาณการจ่ายน้ำ(Qปั๊ม> 21 ลบ.เมตร/ชั่วโมง
ถึงจุดนี้เกษตรกรบางท่านอาจคิดประสิทธิภาพของปั๊มน้ำใช้งานติดตั้งเข้าระบบที่ 75% ดังนั้น  0.75xเฮดปั๊ม(Hปั๊ม)>25m ในจุดนี้อธิบายว่าปั๊มน้ำที่เกษตรกรเลือกซื้อเฮดปั๊ม(Hปั๊ม)คูณด้วย0.75แล้วจะต้องมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 25m
จากตัวอย่างการคำนวณเกษตรกรสังเกตได้ว่าเราเลือกปั๊มน้ำที่ใช้กับระบบแปลงเกษตรที่เหมือนกัน โดยการสูบน้ำจากแท้งนั้นปั๊มน้ำตัวนี้มีเฮดปั๊มที่น้อยกว่า นั้นหมายความว่าราคาปั๊มน้ำจะถูกกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่านั้นเอง