สถานีสูบน้ำที่ 67 บ้านไร่ป้า ตำบลห้วยเขย่ง อ.ทองผาภูมิ กาญจนบุรี
บ่ายวันหนึ่งในช่วงปลายเดือนเมษายน พศ.2559 ผู้เขียนได้มีโอกาส สนทนาทางโทรศัพย์ กับตัวแทนของกรรมการหมู่บ้านไร่ป้า ต.ห้วยเขย่ง ซึ่งเป็นตำบลที่อยู่ทางทิศใต้ของเขื่อนวชิราลงกรณ์ ในเขตอำเภอทองผาภูมิ ใกล้ๆกับเหมืองปิล๊อก อยู่ติดชายแดนประเทศเมียนม่า เดินข้ามภูเขาไปก็จะเป็นประเทศเมียนม่าแล้ว เป็นหมู่บ้านในหุบเขา ในช่วงนั้นมีช้างป่าลงมาหาอาหารอยู่เสมอๆ ป้ายข้างทางเตือน ระวังช้างป่าข้ามถนน ก็มีติดเอาไว้เป็นระยะ
ผู้เขียนได้นำเอาบทความเดิมมาเรียบเรียงและเขียนให้มีความเข้าใจง่ายมากขึ้น ก็เหมือนกับแผนที่ลายแทงขุมทรัพย์โจรสลัด บางคนอ่านแล้วงง บางคนอ่านแล้วขำ บางคนอ่านแล้วสามารถนำไปใช้ประกอบเป็นงานอาชีพได้เลย คุณความดีที่บังเกิดขออุทิศถวายให้คุณบิดา มารดา ครูบาอาจารย์ พระวิศนุกรรม และองค์สุริยะเทพ
ความต้องการของประชาชนและคณะกรรมการหมู่บ้านก็คือ
1) ต้องการสูบส่งน้ำจากคลองลำรางกลางหมู่บ้าน ส่งขึ้นไปยังถังเก็บน้ำ ประปาภูเขา ที่อยู่ห่างออกไป350เมตร ที่ระดับความสูง 18เมตร ในแนวดิ่ง
2) ต้องการให้ได้ปริมาณน้ำมากที่สุด เพื่อแจกจ่ายไปยังบ้านเรือนของประชาชนด้วยระบบประปาภูเขา
3) ต้องสูบน้ำจากจุดนี้เพราะในช่วงหน้าแล้ง จะมีเพียงลำรางนี้ที่ยังมีน้ำให้ใช้
4) งบประมาณมีจำกัด จึงทำการเดินท่อเองด้วยคณะกรรมการหมู่บ้าน
เมื่อทราบโจทย์แล้ว ผู้เขียนขอพิกัดดาวเทียม google map และขอให้ทางคณะกรรมการหมู่บ้าน ให้ช่วยส่งภาพจุดที่จะตั้งสถานีสูบน้ำส่งกลับมาให้ โดยละเอียดและผู้เขียนได้ใช้เป็นข้อมูลออกแบบ แท่นติดตั้งเครื่องสูบน้ำ
ฝากเรียนถึงท่านที่จะต้องส่งข้อมูลหรือติดต่อกับผู้เขียนในอนาคต ควรถ่ายภาพส่งมาให้มากที่สุด เพื่อเป็นประโยชน์ต่อการออกแบบ กล้องสมัยนี้ไม่ใช้ฟิล์ม เป็นดิจิตอล ส่งมาเยอะๆ ทุกๆมุม เพื่อให้ผู้เขียนได้หามุมมองมที่เดิดประโยชน์สูงสุดต่อโครงการ
เมื่อมีข้อมูลเพียงพอผู้เขียนก็จะ กำหนดตำแหน่งของแท่นที่ตั้งเครื่อง และเตรียมการเช่น ตัดแต่งกิ่งไม้ให้โปร่ง เพื่อการรับแสงแดดที่เต็มที่
จากข้อมูลต่างๆและข้อจำกัดในเรื่องระยะทาง ความสูงชัน และงบประมาณ ผู้เขียนจึงเลือก
1) ใช้ปั๊มชักขนาด 2 นิ้ว
2) ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ DC.Brushless motor 1200 watts.
3) แผงโซล่าเซลล์ Denco super black hi -power รวม 1800 watts. ( ค่าเผื่อ 1.5 เท่า)
4) ขนาดท่อส่งน้ำระยะทาง350เมตร ใช้ท่อpvc.ขนาด 2 นิ้ว
5) ติดตั้งชุด แอร์แวย์3จุด ป้องกันน้ำไหลย้อน และ water hammer force.
ปั๊มน้ำ กล่องควบคุม ระบบขับเคลื่อน จึงถูกบรรจุอยู่ในตู้กันฝน เพราะการติดตั้งอยู่ในเขตป่า ย่อมมีพวกสัตว์กัดแทะ เช่น หนู กระรอก
มดคันไฟ ฯลฯ และอีกสารพัด เจ้าถิ่นที่จะเข้ามาทำให้เครื่องสูบน้ำเสียหาย รวมไปจนถึงโจรขโมย หรือพวกมือบอน มาปรับโน่นหมุนนี้ไปตามประสา หรือแม้นแต่เรื่องราวที่เรานึกไม่ถึงต่างๆ ซึ่งผู้เขียนได้ออกแบบให้ประตูแน่นหนา มีที่แขวนคล้องกุญแจที่รัดกุมและช่องทางเข้าออกของท่อสูบและท่อส่ง
” งานศิลปะเชิงวิศวกรรม ” น่าจะเป็นชื่อที่เหมาะสมกับงานประเภทนี้ ความลงตัว ประโยชน์ใช้สอยฯลฯ ทุกมิติทุกชุดมีที่มาที่ไป ฐานที่้ป็นเหล็กความหนา3.0 มม.พับเป็นรูปร่าง มีปีกแข็งแรง สามารถใช้รถงาแบบ HAND TRUCK ทำการเคลื่อนย้ายได้สะดวก ในมุมมองของผู้เขียน การประกอบเป็นชุดสำเร็จพร้อมใข้งาน จะเป็นทางออกที่ดีที่สุด สามารถลดงานหน้าที่ที่ค่อนข้างจะสับสนและวุ่นวาย ถ้ามีการเตรียมตัวที่ไม่ดีพอ และเมื่อประกอบเป็นชุดสำเร็จแบบนี้ หากหมดความจำเป็นในการใช้งาน ก็สามารถขายต่อ หรือยกให้ลูกหลานที่มีความจำเป็น
อยากจะขอให้เพื่อนๆทุกๆท่าน ช่วยกันพัฒนาเป็นชุดประกอบสำเร็จพร้อมใช้งาน และสามารถซื้อขายแลกเปลี่ยน โดยมีราคาตามสภาพแบบเดียวกับตลาดรถยนต์มือ2
เมื่อประกอบระบบสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ เสร็จเรียบร้อยแล้ว ก็จะทำการทดสอบเดินเครื่องเพื่อทำการปรับแต่งและบึนทึกค่าต่างๆ
วัดอัตราการไหลของน้ำ การประเมินค่าที่จำเป็นที่จะต้องใช้ในการติดตั้ง ตามมาตรฐานจะเดินเครื่องด้วยแสงแดดอย่างน้อย3วันก่อนนำ
ไปติดตั้งที่หน้างาน การเดินเครื่องและการเก็บข้อมูลในช่วงระยะเวลาต่างๆของวัน สามารถบอกเราได้ถึงพฤติกรรมของเครื่องสูบน้ำแต่ละตัว
มีผลส่งไปถึงประสิทธิภาพการทำงาน บางเครื่องมีอาการที่แตกต่างเข่น การเริ่มเดินเครื่องหรือการออกตัว บางครั้งมาจากการตั้งปรับศูนย์
ความได้แกนของเพลาขับปั๊ม และแกนของมอเตอร์ รายละเอียดปลีกย่อยต่างๆสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้ น่าเสียดายที่บางครั้ง
เกิดความสูญเสียพลังงานไปกับ ความฝืด การเบียดตัวของอุปกรณ์ ประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน ความคุ้มค่าในการลงทุน จึงมาจากคุณภาพ
ความชำนาญในการประกอบและติดตั้ง ผู้เขียนจึงเน้นการประกอบและทดสอบให้เรียบร้อยตั้งแต่ที่โรงงาน ก่อนที่จะส่งไปติดตั้งหน้างาน
ทีมติดตั้งเดินทางไปถึงบ้านไร่ป้า ในเวลาบ่ายโมงครึ่ง ส่วนรถเครนที่บรรทุก เครื่องสูบน้ำ จะเดินทางมาถึงในเวลา1ชั่วโมง ถ้ามีโอกาสผู้เขียนก็จะเดินทางไปกับทีมติดตั้ง โดยเฉพาะครั้งนี้เป็นงานเดินท่อระยะไกลปานกลาง และมีการไต่ระดับขึ้นเนิน จาก 00.0ม. ไปถึง +18 เมตร วันนี้ผู้เขียนต้องการพบกับ Water hammer (Water Return Force) ซึ่งผู้เขียนก็ได้
เตรียม Checker air ware เอาไว้รับมือกับปัญหานี้
1) สำรวจความพร้อมหน้างาน สถานที่ติดตั้ง
ผู้เขียนลงไปเดินสำรวจแท่นคอนกรีต ที่ทางกรรมการหมู่บ้านเตรียมเอาไว้ ขนาด และทิศทางถูกต้อง หันหน้าไปทางทิศใต้ ซึ่งข้อมูลต่างๆได้จัดการออกแบบและส่งรายละเอียดให้กับคณะกรรมการหมู่บ้าน ดำเนินการเป็นที่เรียบร้อย แล้วจึงนัดหมายวันเวลาติดตั้งคือวันที่ ๘ กรกฎาคม ๒๕๕๙
ภาพของแท่นที่ออกแบบมาเพื่อรองรับชุดสูบน้ำ DCSP.0460-1800W-P50 ข้างๆแท่นจะเป็นเหมืองน้ำ หรือลำรางที่กักน้ำเอาไว้ ด้วยฝายน้ำล้น ในช่วงฤดูแล้ง จะมีเพียงจุดนี้ที่ยังมีน้ำ จึงต้องการสูบขึ้นไปเติมถังเก็บ ของระบบประปาภูเขา
การได้ออกมาทำการติดตั้ง้วยตนเอง มีประโยชน์อย่างมากในการปรับปรุงและพัฒนาผลิตภัณฑ์ การออกมาได้พิสูจน์ทราบว่า วิธีการคำนวนของเรากับการติดตั้งใช้งานในแถบภูมิภาคนี้หรือไม่?
สำหรับผู้เขียน งานนี้เป็นมหากาพย์ในทางวิชาการออกแบบเครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์แบบต่อตรง เพราะมีเรื่องของงบประมาณเป็นตัวกำหนด ปั๊มน้ำก็เลือกปั๊มชัก P50 ซึ่งเป็นปั๊มโบราณ ขับด้วยมอเตอร์ BLDC.1200watts.60 V.DC.เพราะมีงบประมาณสำหรับแผงเพียง1800 วัตต์ หรือ6 แผ่น และท่อส่งน้ำที่ควรจะเป็นขนาด 3 นิ้ว แต่ต้องลดลงมาเป็นขนาด 2 นิ้ว ซึ่งจะมีค่า Friction Loss ค่อนข้างสูง ระยะทางประมาณ 350 เมตร ระบุได้ชัดเจน เพราะนับจากบิลค่าท่อ PVC.
จากภาพประกอบซ้ายมือ ตรงลูกศรชี้คือจุดที่ตั้งเครื่องสูบน้ำ จุดสีดำๆเล็กๆ คล้ายๆมดนั่นคือวิศวกร ทีมติดตั้งของบริษัทฯ เราต้องสูบดันน้ำจากตรงจุดนั้นแล้วใต่ระดับขึ้นมาถึงจุดนี้ จากระดับ 0.00 ม. มาถึง +18.0ม. เดินท่อมาตามขอบถนนคอนกรีต.
เมื่อรถเครนเดินทางมาถึง ทำการจอดเทียบเพื่อยกครื่องส่งลงไปยังแท่นติดตั้งที่อยู่เบื้องล่าง การส่งงาน บริษัทฯจะดำเนินการโดยเจ้าหน้าที่ ที่มีความชำนาญในการเคลื่อนย้าย ของบริษัทฯ เท่านั้น และจะมีวิศวกรฯหัวหน้าทีมการติดตั้ง คอยควบคุมดูแล ตลอดกระบวนการขนย้าย และติดตั้ง เพื่อความปลอดภัยของเครื่องจักรและพนักงาน
2) ยกเครื่องเข้าติดตั้งบนแท่นคอนกรีต
ทางคณะกรรมการหมู่บ้าน ได้จัดกำลังมาช่วยในการติดตั้งด้วย และเป็นผู้ที่ทำหน้าที่ดูแลรักษาเครื่องสูบน้ำ สถานีที่67
เมื่อยกเครื่องลงวางบนแท่นคอนกรีตแล้วจะกำหนดตำแหน่งโดยอิงจากขอบฐานคอนกรีตด้านริมน้ำ แล้วทำการเจาะพื้นคอนกรีตเพื่อฝัง ปลั๊กเหล็ก เพื่อฐานยึดฐานให้แน้่นหนามั่นคงมและลมฝน สามารถรับแรงปะทะของลม และแรงปะทะของลมฝน ในทุกฤดูกาล
ที่ฐานจะเจาะรู 22 มม. เพื่อสามารถใช้สว่านคอนกรีต เจาะผ่านลงไปได้เลย เมื่อได้ความลึกพอ ก็จะใช้ พุกเหล็ก (Steel plug) ขันให้แน่นทุกมุม
เมื่อทำการยึดฐานมั่นคงเรียบร้อยแล้วก็้จะทำการ” กางใบ ” หรือกางแผงโซล่าเซลล์ขึ้นรับแสงแดดเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า และสิ่งที่จะตามมาคือ ” แรงลม ” จะพัดมาปะทะ ดังนั้นโครงสร้างจะต้องมีความแข็งแรงมากเพียงพอที่จะรับแรงปะทะ เมื่อเกิดลมแรง หรือมีฟายุฝนในบางฤดูกาล ในช่วงเวลานั้น พศ.2559หรือ7ปีที่แล้วาคาแผงโซล่าเซลล์ที่ผมสั่งผลิตพิเศษและนำเข้ามาเพื่อใช้กับงานสูบน้ำของผม รวมภาษีและการสนับสนุนแล้ว อยู่ที่28บาท/วัตต์ ในยุคนั้นผมต้องพับเหล็กเป็นกรอบครอบแผงโซล่าเซลล์เอาไว้ คล้ายๆกับพระเลี่ยมทอง และก็มีกลไก ซ่อนที่คล้องกุญแจ ป้องกันโจรมางัดเอาแผงโซล่าเซลล์ อย่างที่เห็นในภาพ ได้ประโยชน์หลายประการ
1) สามารถพับเก็บเมื่อต้องการเคลื่อนย้าย
2) มีความแข็งแรงทนต่อกระแสลม พายุฝน
3) ช่วยประวิงเวลา หรือช่วยให้คนร้ายเปลี่ยนใจที่จะมาขโมย เพราะจะใช้เวลาทำงานมาก คนร้ายมักจะไม่เสี่ยง
4) ชุดประกอบสำเร็จผ่านการทดสอบมาจากโรงงานผู้ผลิตเรียบร้อยแล้ว ลดงานที่หน้างาน
5) เมื่อเป็นชุดประกอบสำเร็จเป็นยูนิต ก็จะเหมือนกับเครื่องจักร หรือรถยนต์มือสองสามารถขายต่อได้ราคา ไม่แยกเป็นชิ้นๆ และมีวันเดือนปีที่ผลิตชัดเจน ราคาไม่ตกมาก
หรืออยู่ที่ความพอใจของผุ้ซื้อและผู้ขาย ทาบริษัทฯยินดีให้คำแนะนำ และบริการหลังการขายกับเจ้าของใหม่ด้วยครับ
” น้องพี่ลงเอง เรากว่าจะกลับถึงบ้าน ไม่รู้กี่ทุ่ม “พอพูดจบพี่ชายคนนั้นและกรรมการหมู่บ้านอีกท่านหนึ่งก็ ไถลตัวลงไปยืนในน้ำ ผมยืนอยู่ตรงนั้นได้รับเต็มๆถึงความรู้สึกที่แสนจะอบอุ่น ของน้ำใจของผู้คนต่างจังหวัด ช่างของผมก็พร้อมจะลงน้ำ แต่พี่ๆเขาบอกว่า เดี๋ยวเสร็จแล้วพี่ก็อาบน้ำนอนแล้ว ถ้าน้องๆลงน้ำมา เปียก แล้วกว่าจะกลับถึงบ้าน คงจะแย่
3) ขั้นตอนต่อมาคือการติดตั้งท่อทางด้านสูบ
ซึ่งปั๊มมีทางสูบเข้า 2 นิ้ว ท่อสูบเราจะต้อง+1นิ้ว คือใช้ท่อสูบขนาด 3นิ้ว ประมาณ2ท่อน แล้วใส่หัวกะโหลก หรือ Foot valve 3นิ้ว และที่สำคัญคือต้องให้ หัวกะโหลกหรือFoot valve ลอยอยู่เหนือพื้นดินก้นคลองประมาณ50ซม.
ถ้าวางลงก้นคลอง ปั๊มจะดูด ดินโคลน และเลน อัดขึ้นไปจนเต็มท่อ เกืดความเสียหายได้ครับ
และหัวกะโหลกควรจมน้ำ หรืออยู่ลึกลงไปจากผิวน้ำให้มากที่สุด อย่างน้อยประมาณ50 ซม.ต้องคอยระวังถ้าระดับผิวน้ำลดลงมากมาใกล้หัวกะโหลก จะเกิดเป็นงวงช้าง ดูดลมเข้าไปในระบบท่อ ทำให้ปั๊มเสียหายได้คือระวังอย่านอนก้อนบ่อ ดิน โคลน เลน จะถูกดูดเข้าไปในท่อย่าให้หัวกะโหลกใกล้ผิวน้ำ จนเกิดงวงช้าง ดึงลมเข้าไปในท่อส่งน้ำ.
4) การล่อน้ำเพื่อเดินเครื่องครั้งแรก
” การล่อน้ำ ” คือการเติมน้ำให้เต็มท่อทางด้านสูบ เพื่อให้มวลน้ำไปแทนที่อากาศในท่อน้ำ เมื่อเราเดินปั๊ม มวลน้ำที่ถูกผลักไปยังปลายทาง จะดึงมวลน้ำจากแหล่งน้ำเข้ามาแทนที่
ถ้าไม่ทำหารล่อน้ำในครั้งแรก ปั๊มน้ำจะเดินโโยที่ไม่มีน้ำไหล หรือต้องรอจนกว่าภายในท่อจะสร้างสภาวะเป็น (-) หรือ สุญญากาศ (Vaccum) ต้องเติมให้เต็มในครั้งแรก และต้องมี หัวกะโหลก (Foot valve) ที่มีคุณภาพดี สามารถกักน้ำเอาไว้ได้ข้ามคืน เพื่อที่จะสามารถเริ่มเดินเครื่องได้อีกครั้ง ในเช้าของวันต่อไป ไม่ต้องมาเติมล่อน้ำกันทุกวัน เครื่องสูบน้ำของผู้เขียนจะปรับแต่งเอาไว้เป็นอัตโนมัต (Auto) แสงแดดมาก็เดินเครื่อง ความเร็วช้า/เร็วตามความเข้มของแสง หรือความแรงของแดด พอหมดแสง ยามค่ำก็หยุดทำงาน รอวันพรุ่งนี้ ก็เริ่มงานใหม่ ท่อทางด้านสูบสามารถต่อท่อได้ยาวเป็น100เมตร ถ้าได้ออกแบบและติดตั้งอย่างถูกต้อง ก็จะได้ ” ระยะลากน้ำ ” ที่ยาว คือสามารถเอาเครื่องตั้งไว้ที่ข้างบ้าน วางท่อสูบไปที่บ่อหลังสวน ลากน้ำมาใช้ที่บ้านได้ถ้ามีความจำเป็น
3) วัดอัตราการไหลที่จุดตั้งเครื่อง
เพื่อเป็นการตรวจสอบและวัดค่าอัตรสการไหลของเครื่องสูบน้ำ ซึ่งเราติดตั้งเสร็จเรียบร้อย และด้วยลักษณะ ขนาด ความยาวของท่อสูบ ที่เราติดตั้งไปเรียบร้อยแล้ว สามารถสูบน้ำขึ้นมาได้ มีปริมาณกี่ลิตร/นาที ซึ่งถ้ามีเหตุผิดปรกติ เช่น วางปลายท่อหรือหัวกะโหลกต่ำเกินไป ก็จะมีเลนหรือโคลนถูกดูดขึ้นมาด้วย
เราต้องมีภาชนะที่ทราบขนาดความจุที่แน่นอน และทำการเดินเครื่องจับเวลาว่า สามารถเติมน้ำเต็มถังหรือภาชนะได้ในกี่วินาที ซึ่งหมายความว่าตรงจุดที่ตั้งเครื่อง เรามีปริมาณน้ำยู่ในมือเราเท่าใด มีกี่ลิตร/นาที
ตรงจุดนี้ยังไม่มีแรงต้าน หรือแรงเสียดทานจากระบบท่อส่งน้ำ เรียกได้ว่าเป็นจุด 0.00 ม.
Pressure = 0.00 เช่นกัน
ตารางหรือReport ทางด้านบน คือบันทึกจากการทดสอบ วัดค่าอัตราการไหลของเครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์รุ่น DCSP0460-1800W-P50 #67
ของสถานีสูบน้ำบ้านไร่ป้า เท่านั้น เครื่องอื่นก็จะแปรผันไปตามสภาพการติดตั้ง ทิศทาง มุมองศาของแผง ซึ่งเราจะสามารถประมาณการได้ว่า
1) วัดอัตราการไหลที่โรงงานในระดับ 0.00 ม. ได้ค่าอัตราการไหล ที่วัดที่หน้างาน ณ.จุดตั้งเครื่อง บ้านไร่ป้า ที่ระดับ 0.00 ม.มีค่า =220ลิตร/นาที
เป็นการยืนยันในระดับหนึ่งว่า สุดท้ายปลายทางแล้ว ระบบนี้ควรจะสูบน้ำขึ้นไปเติมถังเก็บน้ำของระบบ ประปาภูเขา ที่อยู่สูงขึ้นไป 20 เมตรควรจะต้อง
สามารถวัดค่าระดับอัตราการไหลได้ เท่ากับ 132 ลิตร/นาที หรือ 7.92 ลบ.เมตรต่อชั่วโมง และในหนึ่งวันแสงแดดมาตรฐานที่ผมใช้ในการคำนวนคือ 6 ชั้วโมง (9.00 น. ถึง 15.00 น.) จะเป็นเวลาที่เครื่องสามารถทำงานได้เกือบเต็ม 100% ของประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงสามารถเชื่อมั่นได้ว่า ในหนึ่งวันปรกติเราจะสามารถสูบน้ำขึ้นไปเติมถังเก็บของระบบประปาภูเขา ได้ 47.52 ลบ.เมตร หรือ 47,520 ลิตร ( เป็นอย่างน้อย)
แต่ในช่วงเวลาที่แสงแดดอ่อน
หัวเช้า 7.00ถึง 9.00 เครื่องอาจจะเดินได้ประมาณ 40% เราก็ควรจะได้น้ำเพิ่มอีกประมาณ (7.92 cu.m * .4(ef.) *2 hr.) = 6.360 cu.m.
หัวเย็น 15.00 ถึง 17.00น. เครื่องอาจจะเดินได้ประมาณ 40% เราก็ควรจะได้น้ำเพิ่มอีกประมาณ (7.92 cu.m. *.4(ef)*2 hr)=6.360 cu.m.
รวมความแล้ว ในแต่ละวันเราน่าจะมีน้ำส่งถึงถังของระบบประปาหมู่บ้าน = 47.52+6.36+6.36 = 60.24 cu.m.
ทั้งหมดเป็นประมาณการที่เราสามารถคำนวนล่วงหน้า และสามารถวัดผลเพื่อยืนยัน ค่าตัวเลขต่างๆที่คำนวนได้ ซึ่งประมาณการและสูตรคำนวนต่างๆ
ผู้เขียนใช้ความรุู้ในเชิงคณิตศาสตร์ ผสมกับประสบการณ์ที่หาค่า K (constant) เพื่อสอนเป็นแนวทางให้วิศวกรฯ ทีมงานติดตั้งใช้คำนวนเพื่อแก้ปัญหา หน้างานในรูปแบบต่างๆ ซึ่งความคลาดเคลื่อนก็จะมีบ้าง แต่ไม่มาก เพราะสภาพแสงแดดในแต่ละวัน ไม่เหมือนกัน รวมถึงลักษณะภูมิประเทศในการ เดินท่อส่งน้ำ อาจจะมีลักษณะเป็นเนินลูกระนาด ทำให้เกิดแรงต้าน หรือ แรงมวลน้ำย้อนกลับ Water Hammer Force (WHF)
4) การเชื่อมต่อกับระบบท่อส่งน้ำ
เมื่อเราสามารถสูบดึงน้ำขึ้นมาจากคลองหรือแหล่งน้ำได้แล้วแสดงว่าระบบท่อสูบของเราไม่รั่วและมีประสิทธิภาพ และสามารถดึงน้ำขึ้นมาให้เราได้ 220ลิตร/นาที ซึ่งเมื่อยิ่งไต่ระดับสูงขึ้นไปเรื่อยๆอัตราการไหลก็จะลดลงไปตามระดับความสูงและแรงเสียดทานภายในระบบท่อส่ง
ขนาดของท่อส่งน้ำ จะขึ้นอยู่กับขนาดของปั๊มน้ำ ถ้าปั๊มน้ำมีขนาด ท่อสูบท่อส่ง 1 นิ้ว เราต้องใช้ขนาดท่อ= ขนาดท่อดูด หรือ ท่อดันส่ง + 1 นิ้ว
ซึ่งจะช่วยให้ลดแรงเสียดทานภายในระบบท่อลง
ในโครงการของบ้านไร่ป้า ตามที่เหมาะสมควรจะใช้ท่อขนาด 3 นิ้วแต่ทางด้านงบประมาณมีจำกัด จึงใช้ท่อขนาด 2 นิ้ว โดยไม่ได้บวกเพิ่ม ซึ่งผู้เขียนก็ได้ทำการคำนวนแล้ว พอจะสามารถใช้งานได้ และเนื่องจากระบบเป็นแบบต่อตรง เวลา” แดดหุบ “แสงแดดอ่อนมีเมฆมาบัง กำลังไฟฟ้าลดลง มวลน้ำในท่อ จะไหลย้อนกลับ เกิดแรงตีกลับลงมาตามท่อซึ่งจะประกอบด้วย น้ำหนักของน้ำในท่อ คูณกับความสูงและมีแรงโน้มถ่วงของโลก เป็นตัวส่งให้เกิด Water Hammer Force (WHF.) ซึ่ง First Stage Air ware (FSA) จะเป็นเครื่องมือที่จะรับแรงกระแทก และป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายกับตัวปั๊ม
ปั๊มชัก Piston Pump เป็นปั๊มที่ผมเลือกใช้ ในการสูบดันส่งน้ำขึ้นภูเขาหรือที่สูง เพื่อตอบโจทย์การออกแบบเครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์แบบต่อตรง ซึ่งก็หมายถึงไม่มีแบตเตอรี่ เก็บพลังงานช่วยในการขับปั๊ม อัดพลังงานตรงๆจากแผงเข้ากล่องควบคุม Controller แดดมาแรงๆก็วิ่งกันสุดๆ แต่ก็ไม่มีใครสามารถบังคับแสงแดด และสายลมได้
บางจังหวะที่สายลมพัดเอาเมฆมาบังแสงอาทิตย์ พลังงานที่เคยใช้ขับมอเตอร์ก็จะเบาบางลง หมุนช้าลง ทำให้เกิดมวลน้ำไหลย้อนกลับ กระแทกปั๊มพัง
ลองจินตาการตามผู้เขียนดูครับ ท่อ PVC.ขนาด 2 นิ้ว ภายในท่อจะมีน้ำขังอยู่ 2 กิโลกรัม ในความยาวท่อ1เมตร อย่างหน้างานบ้านไร่ป้า ความยาวท่อ 350 เมตร จะมีน้ำอยู่
ในท่อ 700ลิตร หรือ700 กิโลกรัม เมื่อ” แดดหุบ ” มวลน้ำที่ปลายทางก็จะไหลย้อนกลับ มวลน้ำลงมาจากระดับความสูง 18เมตร และถูกเร่งดึงด้วยแรงดึงดูดของโลก จึงเกิดแรงตีกลับมหาศาล อนุมาณว่ามีแรงดังกล่าว ที่สามารถสร้างความเสียหายให้กับระบบสูบน้ำ หรือทำให้มีการชักขะเย่อน้ำ คือพอมีแดด น้ำก็ไปถึงปลายทาง พอแดดหุบ น้ำก็ถึงตีกลับ
ทำให้มวลน้ำที่ไปถึงจุดหมายปลายทางได้สำเร็จ มีจำนวนน้อยกว่าที่คำนวน
ถ้าเป็นปั๊มที่ฉุดหรือขับด้วยเครื่องยนต์ก็จะไม่ค่อยมีปัญหาเรื่องแดดหุบ หรือ มวลน้ำไหลย้อน Wate นHammer Force แต่จะมีปัญหาตรงที่ Load หรือภาระที่ทำให้สิ้นเปลือง
เชื้อเพลิงหรือ ” กินน้ำมัน ” ซึ่งถ้าเราจินตนาการ ก็จะเหมือนกับการ” เข็นครกขึ้นภูเขา ” ต้องเข็นเองแล้วจะเข้าใจ ซึ่งจะมีองค์ประกอบที่สำคัญดังนี้
1.) ครก คนโบราณท่านเปรียบกกับครกตำข้าวที่ขุดจากท่อนซุง = มวลน้ำที่ต้องการสูบส่งขึ้นเขา
2.) ผู้เข็น ซึ่งจะมีขนาดร่างกายที่ใหญ่หรือเล็ก มีการกินข้าวเป็นต้นกำลัง = มอเตอร์ไฟฟ้า หรือ เครื่องยนต์ มีขนาด กี่แรงม้า เป็นไฟฟ้าบ้าน หรือไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์
3) ระยะทางที่จะต้องเข็น ความลาดชัน ความสูงที่ปลายทาง = ลักษณะภูมิประเทศหน้างาน
4) แรงดึงดูดของโลก= ของที่มีน้ำหนักจะถูกดึงดูดตกกลับมาสู่พื้นโลกเสมอด้วยแรงนี้
อ่านมาถึงตรงนี้แล้วคงเริ่มเข้าใจแล้วว่า ” มหากาพท์ “คืออะไร? เพียงการสูบน้ำขึ้นภูเขานั้น มีที่มาที่ไปในเชิงวิศวะกรรมฯและในเชิงวิทยาศาสตร์หลายแขนงมารวมกัน
ถ้าท่านที่สนใจ อ่านแล้วทำความเข้าใจ ก็สามารถนำเอาความเข้าใจต่างๆไปแก้ปัญหาหน้างาน ที่จะต้องเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดความสูญเสียทางด้านประสิทธิภาพ ได้ปริมาณ
น้ำน้อยกว่าที่ควรจะเป็น และสิ้นเปลืองพลังงาน หรืออุปกรณ์เสียหาย
เมื่อมีการสูบส่งน้ำขึ้นที่สูงหรือภูเขา (เข็นครกขึ้นภูเขา ) เราก็ต้องพบกับองค์ประกอบทั้งสี่ประการข้างต้นที่ได้กล่าวเอาไว้
1 ) ภาพแรก เป็นภาพของติดตั้งชุดแอร์แวร์และ Check valve เอาไว้ที่กลางทางระยะ 125เมตร จากต้นทางเครื่องสูบน้ำ แต่เจ้าหน้าที่ขันขันเกลียวไม่แน่นมีอาการน้ำซึมหยด ก็เลยต้องตัดท่อออก จึงได้ถาพของแรงน้ำที่ไหลย้อนลงมาจากยอดเนิน เก็บภาพเอามาใช้ประกอบบทความ ที่เห็นน้ำบานขนาดนี้
ระยะความยาวท่อ125 เมตร น้ำหนักน้ำ250 kgs. ความสูงชันจะอยู่ที่ประมาณ 9 เมตร แรงปะทะไหลกลับก็เกิดขึ้นอย่างที่เห็นมาหยุดอยู่ที่จุดนี้เพราะมี Middle Check Valve หรือมีเช็ควาวล์กลางทางสกัดแรง Water Hammer Force เอาไว้ณใจุดตรงนี้ มีค่า 250kgs. * ความสูง 9 เมตร * แรงดึงดูดของโลก 9.81 n. = ……..? ผมไม่บรรยายในเชิงคณิตศาตร์เพราะซับซ้อน ขออธิบายแบบบ้านๆ กล่าวคือ
ถ้าเราดันน้ำขึ้นเขา ระยะทาง 350เมตร ความสูงชันปลายทาง 18 เมตร น้ำหนักน้ำ 700 kgs. หน้าตาของน้ำก้อนนี้จะเป็น ( 700 kgs.*18 m.*9.81n.)
เมื่อเวลาแดดหุบ น้ำก้อนนี้ก็จะไหลลงมาจากยอดเนิน แต่ก็จะถูก First Stage Air ware สกัด หรือสยบ ไม่ให้แรงตีกลับไปทำอันตราย หรือสร้างความเสียหายให้กับตัวปั๊ม ซึ่งถ้าไม่มี First Stage Air ware ก็จะเกิดความเสียหายเมื่อมีน้ำกลับ เมื่อแสงแดดหุบ
และในอีกมุมหนึ่งเมื่อมีแสงแดด ไม่ว่าจะมากหรือน้อย ขอเพียงให้แกนชัก ของปั๊มชักขยับ มวลน้ำ และแรงดัน( Pressure) ที่สามารถถูกคันผ่านชุด First Stage Air ware ไปได้ก็จะไปสะสมอยู่ภายในท่อ ซึ่งจะทำหน้าที่สะสมมวลน้ำและแรงดัน ซึ่งท่อPVC.ก็จะสามารถทนแรงดันได้ตามความหนาหรือ CLASS ของท่อ
เมื่อมวลน้ำสะสมจนมีมวลมากกว่า700ลิตร ที่ระดับแรงดันมากกว่า 1.8 bars.ก็จะไหลหลุดพ้นปลายท่อ ที่ถังเก็บน้ำ ( อ่านทำความเข้าใจหลายๆรอบครับ)
เมื่อความยาวท่อ350เมตร มีน้ำหนักของน้ำรวม700 Kgs. ถ้าเราตัดแบ่งครึ่งเป็นสองท่อนแล้วคั่นตรงกลางที่ระยะ175เมตรด้วยSecound Stage Air ware เราก็จะสามารถ ลดน้ำหนักมวลน้ำลง.
เมื่อน้ำถูกดัน ผ่าน First Stage Air ware ที่ระยะทาง175เมตร มีมวลน้ำ 350kgs.ไต่ระดับความชัน 9 เมตร เมื่อน้ำเต็มท่อช่วงแรก และสะสมแรงดันได้เกิน 0.9บาร์มวลน้ำก็จะผ่าน Second Stage Air ware และมวลน้ำและแรงดันก็จะไปสะสมอยู่ในท่อส่วนที่สองพอมวลน้ำเต็มท่อ และมีแรงดันสะสมถึง 1.8 บาร์ มวลน้ำก็จะไหลพ้นปลายท่อสู่ถังเก็บบนเนิน
การเติม Second Stage Air ware นี้จะช่วยลดขนาดของมวลน้ำ(น้ำหนัก)ที่จะต้องดันขึ้นเขา เวลาที่แสงแดดเพียงพอ เครื่องเดินปรกติ และช่วยลดแรงปะทะตีกลับของ Water Hammer Force ในช่วงที่แดดหุบ
ตำแหน่งที่ติดตั้ง Second Stage Air ware โดยมากจะอยู่ประมาณกลางทาง บางหน้างาน อาจจะต้องแบ่งออกเป็นสามท่อน หรือมากกว่า ขึ้นอยู่กับภูมิประเทศ ต้องปรึกษากันอย่างละเอียด ในส่วนของโครงการบ้านไร่ป้า ผมมีข้อมูลที่ได้รับอย่างละเอียดจึงสามารถหาจุดได้เหมาะสม
ปลายท่อหรือจุดหมายปลายทางของน้ำก็คือ ถังเก็บน้ำของระบบประปาภูเขาที่จะส่งน้ำแจกจ่ายไปยังบ้านเรือนของประชาชนทั้งหมู่บ้าน เมื่อเดินเครื่องและติดตั้ง Secound Stage Air ware เสร็จเรียบร้อยเวลาประมาณบ่ายสองโมงครึ่ง ฟ้าเริ่มปิด ฝนตกปรอยๆลงมาอย่างไม่ขาดเม็ด ผู้เขียนเริ่มหวั่นใจเพราะไม่มีแสงแดดเพียงพอที่จะทำการวัดอัตราการไหลที่ปลายทาง ซึ่งก็หมายถึงว่า งานติดตั้งยังไม่เสร็จสมบูรณ์ ซึ่งอาจจะต้องค้างคืนที่ห้วยเขย่ง แล้วทำการทดสอบตอนเช้า โดยให้กำลังพลบางส่วนกลับบ้านก่อน
ผู้เขียนรอให้ฟ้าเปิด จนมีแสงแดดเพียงพอที่จะทำการวัดอัตราการไหลที่ปลายทาง เวลาประมาณ บ่ายสามโมงยี่สิบนาที มีแสงพอที่จะวัดอัตราการไหลได้ เลยเวลามาตรฐานที่ผู้เขียนใช้ในการออกแบบคือ 9.00น.ถึง15.00น.
ถ้าสังเกตภาพทางซ้ายมือ เงาของท่อPVC. ที่พาดลงบนพื้นดินเป็นเงาลางๆ ก็เพราะแสงแดดเข้มไม่เต็มที่ แต่ก็วัดอัตราการไหลได้ที่ 73.33ลิตร/นาที หรือ 4.399 ลบ.เมตร/ชั่วโมง เพราะเป็นเวลาที่แสงแดดเริ่มอ่อน ที่ผมเรียกว่า ” เวลาหัวเย็น ” ปริมาณน้ำที่ได้ คือเป็นน้ำแถมช่วงหัวเย็นและที่ เกจวัดแรงดัน แสดงค่า 2.0 บาร์
พอทำความเข้าใจได้ว่า น้ำสามารถถูกดันสูบจนถึงที่หมายปลายทาง ทางกรรมการหมู่บ้านได้เรียนรู้และทำความเข้าใจถึงวิธีการวัดอัตราการไหล จึงให้พวกเราเดินทางกลับก่อนเพราะเป็นเวลา16.00น.แล้ว และทางคณะกรรมการจะทำการวัดอัตราการไหลแล้วส่งข้อมูลแจ้งกลับมาให้ทราบ
ทางคณะกรรมการหมู่บ้านได้ทำการทดสอบและส่งผลการทดสอบมาให้ผู้เขียน ดังนี้
วันที่ 24 กค.2559 เวลา 12.00น.
ทำการวัดอัตราการไหล ที่ปากถังเก็บน้ำ
น้ำเต็มถัง22ลิตร ในเวลา 10 วินาที
หรือ 132ลิตร/นาที
หรือ 7.920 ลบ.เมตร/ชั่วโมง
ดังนั้นในวันที่มีแสงแดดปรกติ ตามเวลาแสงแดดมาตรฐาน 6 ชั่วโมง/วัน
จะมีน้ำสูบขึ้นไปเติมถังเก็บ = 7.920 ลบ.เมตร x 6 ชม.= 47.52 ลบ.เมตร/วัน
เป็นไปตามที่ประมาณการเอาไว้ในตอนออกแบบ
งานติดตั้งเครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำการสำเร็จลุล่วงไปไะด้เป็นอย่างดี เพราะมีการประสานงานทางด้านข้อมูลที่ชัดเจน และการเดินท่อเมนส่งน้ำ ถึงจะต้องใช้ท่อขนาด 2 นิ้ว แต่ก็ทำการเดินวางท่อตามที่ผู้เขียนออกแบบ และติดตั้ง First Stage Air ware และ Second Stage Air ware ตรงจุดที่เหมาะสม เพราะผู้เขียนได้ไปเดินเลือกเองที่หน้างาน การแบ่งน้ำเป็นสองก้อน ช่วยให้การดันส่งมีภาระที่เบาขึ้น และใช้ท่อเป็นตัวสะสมแรงดัน เมื่อแรงดันสะสมในท่อมากพอ น้ำก็จะไหลไปถึงจุดหมายที่เราต้องการ
ทุกอย่างเป็นศาสตร์ เป็นวิทยาศาสตร์ มีพื้นฐานของธรรมชาติ มีที่มาที่ไป เราสามารถใช้ความรู้ในเชิงวิศวกรรมฯในการออกแบบ และการวัดผลเพื่อการส่งงานทุกอย่างสามารถเขียนออกมาเป็นตัวเลข ขนาด จำนวน ได้อย่างเป็นรูปธรรม ผู้เขียนจึงนำเอาบทความนี้มาเขียนเรียบเรียงให้เข้าใจง่าย เพื่อเป็นแนวทางให้กับผู้นำชุมชน และผู้นำท้องถิ่น นำไปใช้ประโยชน์
ขอขอบพระคุณท่านคณะกรรมการหมู่บ้านไร่ป้า ต.ห้วยเขย่ง อ.ทองผาภูมิ จ.กาญจนบุรี ทุกๆท่านที่ให้ความร่วมมือในการประสานงาน ให้ข้อมูลโดยละเอียดเพื่อการออกแบบ และการช่วยเหลือในการติดตั้งและทดสอบ ถึงเวลาจะผ่านมา7ปีแล้ว ความทรงจำที่ดีในการออกไปติดตั้ง และติดตามผลการออกแบบด้วยตนเองในครั้งนั้น จะเป็นแรงผลักดันให้ผู้เขียน ยังทำงานเขียนบทความ เผยแผ่ความรู้ในเรื่องของการสูบน้ำ ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์มาถึงทุกวันนี้ได้อย่างมีความสุข ขอบพระคุณทุกๆท่านครับ
นาย ประพนธ์ ประทุมถิ่น
update 10 May 2023