HYDRO TURBINE ASSESSMENT · เครื่องมือประเมินสมรรถนะโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

Performance Test ภาคสนาม (IEC 60041 / ASME PTC 18) · Head Loss · Unit Dispatch · แผนพลังงานจากน้ำท่า — Triple E Technology

ข้อมูลโครงการ (Project Information)

ชื่อโรงไฟฟ้าพลังน้ำ เช่น โรงไฟฟ้าเขื่อนคิรีธาร
หน่วยงานเจ้าของ/ผู้เดินเครื่อง เช่น กฟผ., กรมพัฒนาพลังงานทดแทนฯ, เอกชน SPP/VSPP
ชื่อผู้ประเมิน/ผู้รับผิดชอบด้านพลังงาน
วันที่ลงพื้นที่ (พ.ศ.) เช่น 10 ก.ย. 2569
ราคาขายไฟเฉลี่ยตามสัญญา PPA/FiT (บาท/kWh) · VSPP พลังน้ำ FiT ≈ 4.9 · กฟผ. ต้นทุนเลี่ยง ≈ 2.5–3.5
ระดับเก็บกักสูงสุดปกติ (ม.รทก.) จากเอกสารเขื่อน · ใช้อ้างอิง gross head สูงสุด
ระดับเก็บกักต่ำสุดที่ยังเดินเครื่องได้ (ม.รทก.) จากเอกสารเขื่อน
วิธีกรอกข้อมูล — โครงการ
ราคาขายไฟฟ้าเฉลี่ย
รายได้จริงต่อหน่วยจากบันทึกการจำหน่าย (รายได้ทั้งปี ÷ หน่วยจำหน่าย) — ใช้ตีมูลค่าพลังงานทุกแท็บ
FSL / MOL
ระดับเก็บกักสูงสุด/ต่ำสุดใช้งาน หน่วย ม.รทก. จากเอกสารโครงการ — เป็นค่าอ้างอิงเช็คว่าระดับอ่างที่กรอกในจุดทดสอบสมเหตุสมผล
💡 ไฟล์เปิดมาพร้อมข้อมูลตัวอย่างสมมติ (โรงไฟฟ้า 2×6,100 kW + จุดทดสอบ 4 จุด + แผนฝนรายเดือน) เพื่อสาธิตการทำงานทุกแท็บ — ก่อนเริ่มงานจริงให้กด "ล้างข้อมูล" แล้วกรอกค่าจากหน้างาน

เครื่องกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Units)

Unitชนิดกังหันกำลังพิกัด
(kW)
Q พิกัด
(ลบ.ม. ต่อวินาที)
Net Head พิกัด
(เมตร)
รอบ
(rpm)
η เครื่องกำเนิด
(%)
จุดวัดกำลังη หม้อแปลง
(%)
วิธีกรอกข้อมูล — เครื่องจักร
กำลังพิกัด (kW)
กำลังไฟฟ้าพิกัดของเครื่องกังหัน-เครื่องกำเนิดจาก nameplate หรือเอกสารโครงการ
Q พิกัด / Net Head พิกัด
ปริมาณน้ำออกแบบต่อเครื่อง (ลบ.ม. ต่อวินาที) และหัวน้ำสุทธิออกแบบ (เมตร) จากเอกสารโครงการ — ใช้เป็นฐานเทียบ % load และ specific energy
η เครื่องกำเนิด (%)
จาก test certificate ของผู้ผลิต (synchronous ทั่วไป 96–98) — ใช้แยกประสิทธิภาพกังหันออกจากระบบไฟฟ้า
จุดวัดกำลัง
"ขั้ว Generator" = วัด kW ที่แรงดันเครื่องกำเนิด (6.6 kV) · "หลังหม้อแปลง (HV)" = วัดฝั่ง 115 kV ต้องหารประสิทธิภาพหม้อแปลงเพิ่ม จึงต้องกรอก η หม้อแปลง (ทั่วไป 99.0–99.5)

ระบบส่งน้ำ (Waterway) — ใช้คำนวณ Head Loss อัตโนมัติ

อุโมงค์ / ท่อช่วงที่ 1

ความยาวอุโมงค์/ท่อส่งน้ำช่วงที่ 1 (m) จากแบบก่อสร้าง
เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (m) · อุโมงค์ไม่กลมใช้ hydraulic diameter 4A/P
ความหยาบผิว ε (Darcy-Weisbach) · เหล็กเรียบ 0.045 mm · คอนกรีต 0.3–3 mm · เลือกตามสภาพจริง/อายุ

Penstock / ท่อช่วงที่ 2

ความยาว penstock ช่วงที่ 2 (m) จากแบบ
เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย (m) · ท่อเรียวใช้ค่าเฉลี่ยถ่วงความยาว
ความหยาบผิว penstock · เหล็กเรียบใหม่ 0.045 mm · เหล็กเก่าสนิม 0.5–1 mm
ผลรวมสัมประสิทธิ์ minor loss (ΣK) · intake 0.5 · trash rack 0.3–1.0 · ข้อโค้ง 0.2–0.3/ตัว · butterfly valve เปิดสุด 0.2–0.4 · ทั่วไป 1–3
วิธีกรอกข้อมูล — ระบบส่งน้ำ
ความยาว / เส้นผ่านศูนย์กลาง
จากแบบ as-built ของโครงการ — ถ้าไม่มีแบบ วัดเส้นรอบวงท่อช่วงที่โผล่พ้นดินแล้วหารด้วย π (ได้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก หักความหนาผนังท่อ ~2 เท่า) · ท่อเรียวหลายขนาด ใช้ขนาดเฉลี่ยถ่วงด้วยความยาว หรือแบ่งใส่ช่วงที่ 1/2
ผิวท่อ / ความหยาบ ε
เลือกตามวัสดุและอายุ: เหล็กเรียบ = ท่อใหม่/เคลือบดี, เหล็กเก่า = ใช้งาน 20+ ปี, คอนกรีตเรียบ = อุโมงค์ดาดคอนกรีต — ε สูงขึ้น head loss สูงขึ้น
ΣK (Minor Loss)
ผลรวมสัมประสิทธิ์อุปกรณ์: ทางเข้า intake ~0.5, trash rack สะอาด ~0.3 (อุดตันได้ถึง 1–2), โค้ง 90° ~0.25 ต่อจุด, butterfly valve เปิดเต็ม ~0.3 — ไม่แน่ใจใช้ 1.5 แล้วปรับจากผลวัดจริง
มีเพียงท่อช่วงเดียว?
ใส่ความยาวช่วงที่ไม่มีเป็น 0 — ระบบจะข้ามช่วงนั้นให้

Head loss คิดแบบ Darcy-Weisbach: h = f·(L/D)·v²/2g ต่อช่วง (f จากสูตร Swamee-Jain, ν น้ำ = 1.004×10⁻⁶ m²/s) + ΣK·v²/2g ที่ความเร็วใน penstock · Q ที่ใช้คือ Q ของจุดทดสอบนั้น (น้ำผ่านเครื่องเดียว = Q เครื่องนั้น, เดินหลายเครื่องผ่านทางน้ำร่วม ให้เลือกโหมด "ทางน้ำร่วม" ในจุดทดสอบ)

จุดทดสอบสมรรถนะ (Performance Test Points)

วิธีกรอกข้อมูล — จุดทดสอบ
หลักการ
ทำ step test ตาม IEC 60041: เดินเครื่องคงที่ทีละจุดโหลด (เช่น 50 / 75 / 90 / 100%) รอนิ่งอย่างน้อย 10–15 นาที แล้วบันทึกทุกค่าพร้อมกัน 1 จุดทดสอบ = 1 แถว
kW วัดจริง
กำลังไฟฟ้าจริง (active power) จาก power meter/SCADA ตามจุดวัดที่ระบุไว้ในแท็บ 1
Q — ลบ.ม. ต่อวินาที
จาก flow meter, วิธี Winter-Kennedy (ผลต่างแรงดัน spiral case คูณสัมประสิทธิ์), หรือประมาณจาก % guide vane เทียบ curve ผู้ผลิต — ระบุที่มาในช่อง "ที่มา Q"
ระดับน้ำอ่าง / ท้ายน้ำ — ม.รทก.
อ่านจาก staff gauge หรือ SCADA ณ เวลาเดียวกับที่วัดกำลัง — Gross Head = ระดับอ่าง − ระดับท้ายน้ำ
น้ำผ่านทางน้ำ
"เครื่องเดียว" = ขณะทดสอบมีเครื่องนี้เดินเครื่องเดียว head loss คิดจาก Q เครื่องนี้ · "ทางน้ำร่วม ×2" = เดิน 2 เครื่องพร้อมกันผ่านอุโมงค์เดียว head loss คิดจาก 2×Q
Head loss
"อัตโนมัติ" = คำนวณจากข้อมูลทางน้ำแท็บ 1 · ถ้าวัดจริงได้ (ผลต่างเกจต้น-ปลาย penstock) เลือก "กรอกเอง" แล้วใส่ค่าเมตร
UnitkW วัดจริงQ
(ลบ.ม./วินาที)
ที่มา Qระดับอ่าง
(ม.รทก.)
ระดับท้ายน้ำ
(ม.รทก.)
น้ำผ่านทางน้ำHead lossh loss เอง
(เมตร)

ตัวช่วยประมาณ Q — เมื่อวัดอัตราการไหลตรงไม่ได้ (Flow Estimation Helpers)

ใช้เมื่อหน้างานไม่มี flow meter แต่รู้ ขนาดท่อส่งน้ำ (กรอกไว้ในแท็บ 1 — ระบบส่งน้ำ) และ ระดับน้ำเทียบทางเข้ากังหัน (ระดับอ่าง-ท้ายน้ำของจุดทดสอบ) — คำนวณแล้วกดใส่ค่าให้จุดทดสอบที่เลือกได้เลย

A · จากกำลังไฟฟ้า + η สมมุติ (Power Method — ใช้ขนาดท่อคิด head loss วนซ้ำ)

เลือกแถวจุดทดสอบในตารางแท็บ 2 ที่จะประมาณ Q จากกำลังผลิต
η รวม water-to-wire ที่สมมุติเพื่อประมาณ Q จาก kW (%) · เครื่องเก่า 80–85 · เครื่องใหม่ 88–92 · ใช้เมื่อไม่มีมาตรวัดน้ำ

B · Float Method ในคลองท้ายน้ำ (Tailrace) — วัดได้จริงด้วยตลับเมตร + นาฬิกา

เลือกแถวจุดทดสอบที่จะใส่ค่า Q จากทุ่นลอย
ความกว้างผิวน้ำคลองท้ายน้ำช่วงที่ปล่อยทุ่น (m) วัดด้วยสายวัด
ความลึกเฉลี่ย (m) วัด 3 จุด ซ้าย-กลาง-ขวา
ระยะทางที่จับเวลาทุ่น (m) · เลือกช่วงคลองตรง ≥ 20 m
เวลาทุ่นลอยผ่านระยะ (s) · จับ 3 ครั้งเฉลี่ย
สัมประสิทธิ์แปลงความเร็วผิวเป็นความเร็วเฉลี่ย · คลองคอนกรีตเรียบ 0.85 · คลองดิน 0.65–0.75

C · จาก % การเปิด Guide Vane เทียบค่าออกแบบ

เลือกแถวจุดทดสอบที่จะใส่ค่า Q จาก guide vane
% เปิด guide vane ขณะทดสอบ อ่านจาก governor/SCADA
% เปิด guide vane ที่จุดพิกัดจากเอกสารผู้ผลิต/commissioning · ปกติ 90–100 %
Q พิกัดต่อเครื่อง (m³/s) จาก nameplate/เอกสาร commissioning
net head พิกัด (m) จากเอกสารผู้ผลิต · ใช้สเกล Q ตาม √(H/H_r)

A: Q = kW×1000 ÷ (ρ·g·Hnet·ηสมมุติ) วนซ้ำกับ head loss จากขนาดท่อจนลู่เข้า — ⚠ ข้อจำกัดสำคัญ: Q ที่ได้ผูกกับ η ที่สมมุติ ห้ามนำกลับไปอ่านเป็นประสิทธิภาพที่วัดได้ (ตารางผลจะติดป้ายเตือนแถวนั้นให้) เหมาะสำหรับบัญชีน้ำ-พลังงานและ Specific Energy โดยประมาณ · B: Q = กว้าง × ลึกเฉลี่ย × (ระยะ÷เวลา) × สัมประสิทธิ์ผิว — แม่น ~±10% ถ้าคลองตรงสม่ำเสมอ วิธีนี้อิสระจาก η จึงใช้หา η ได้จริง · C: Q ≈ Qพิกัด × (GV÷GVพิกัด) × √(Hgross÷Hพิกัด) — หยาบที่สุด (±10–15%) เพราะความสัมพันธ์ GV–Q ไม่เชิงเส้นจริง ใช้เมื่อไม่มีทางอื่น

ผลการคำนวณสมรรถนะ

Unit%LoadH gross (m)h loss (m)H net (m)Phyd (kW)η รวม w-t-w (%)η กังหัน (%)SE (kWh/ลบ.ม.)เกณฑ์

Phyd = ρ·g·Q·Hnet/1000 (ρ = 998 kg/m³) · η รวม (water-to-wire) = kW วัดจริง ÷ Phyd · η กังหัน = η รวม ÷ (η เครื่องกำเนิด × η หม้อแปลงถ้าวัดฝั่ง HV) · เกณฑ์ Francis ที่ BEP: η กังหัน 88–94% (เครื่องใหม่) — เครื่องอายุ 30–40 ปี ที่วัดได้ต่ำกว่า 85% มักคุ้มค่าพิจารณา runner rehabilitation · อ้างอิงวิธีทดสอบ: IEC 60041, ASME PTC 18

Unit Dispatch Optimizer — เดินกี่เครื่องดีที่สุด ณ ปริมาณน้ำที่มี

จำนวนเครื่องขนาดเดียวกันที่พร้อมเดิน · ต่างขนาดให้วิเคราะห์แยก
เติมอัตโนมัติจากตารางเครื่องแท็บ 2 (m³/s) · แก้ทับได้
เติมอัตโนมัติจากตารางเครื่อง (kW) · เพดานกำลังต่อเครื่อง
net head ที่ใช้คำนวณ dispatch (m) · เติมจากตารางเครื่อง · สมมติคงที่ตลอดช่วง
η สูงสุด w-t-w ที่ BEP (%) · เติมจากผลทดสอบแท็บ 2 · Francis ใหม่ 88–92
โหลดต่ำสุดที่เดินได้โดยไม่เกิด draft-tube surge/cavitation · Francis 40–50 % · Kaplan 20–30 % · Pelton 10–20 %
ปริมาณน้ำที่ปล่อยได้ตอนนี้ (m³/s) จากแผนจัดสรรน้ำ/มาตรวัดท้ายน้ำ
วิธีกรอกข้อมูล — Unit Dispatch
η สูงสุดรวมที่ BEP
ใช้ค่า η รวม water-to-wire สูงสุดที่วัดได้จริงจากแท็บ 2 (KPI ตัวแรก) — ถ้ายังไม่ได้ทดสอบ ใช้ค่าออกแบบ ~86–88
โหลดต่ำสุดที่ยอมให้เดิน
Francis ต่ำกว่า ~40–50% ของพิกัดจะเกิด draft tube surge/สั่น และประสิทธิภาพตกแรง — ใช้ค่าตามข้อจำกัดจริงของเครื่อง (ถามช่างเดินเครื่อง หรือดูจากช่วงห้ามเดินใน manual)
ปริมาณน้ำที่มีตอนนี้
อัตราน้ำที่วางแผนปล่อยผ่านโรงไฟฟ้าขณะนั้น (ลบ.ม. ต่อวินาที) — เช่น จากแผนระบายน้ำชลประทานรายวัน ÷ ชั่วโมงเดินเครื่อง ÷ 3,600
การอ่านผล
เส้นกราฟแต่ละสีคือกำลังรวมเมื่อเดิน 1/2/3... เครื่อง เส้นประแดง = น้ำที่มี · "จุดสลับ 1→2 เครื่อง" คืออัตราน้ำที่เริ่มคุ้มที่จะเดินเครื่องที่สอง

ใช้ curve ประสิทธิภาพสัมพัทธ์ Francis ทั่วไป (η/ηBEP ที่ q = Q/Qพิกัด): 0.3→0.62, 0.5→0.84, 0.7→0.95, 0.9→1.00, 1.0→0.99 (interpolate เชิงเส้น) · P ต่อเครื่อง = ρ·g·q·Qr·H·ηBEP·ηrel(q)/1000 · สมมุติ head คงที่ทุกกรณี · ต่ำกว่าโหลดต่ำสุดจะไม่ให้เดิน (เสี่ยง draft tube surge / cavitation) · ถ้ามี hill chart ผู้ผลิตหรือผล index test จริง ให้ใช้ค่าจริงแทน curve ทั่วไป

แบบจำลองฝน → น้ำท่า (Rainfall–Runoff Model)

พื้นที่ลุ่มน้ำเหนือเขื่อน (km²) จากแผนที่/รายงานอุทกวิทยา
สัมประสิทธิ์น้ำท่า (runoff coefficient) · ป่าเขา 0.3–0.5 · ลุ่มน้ำภาคเหนือ/ตะวันตก 0.4–0.6
เปิด: ปรับ C ตามความชื้นดินสะสมรายเดือน (ต้นฝนต่ำ ปลายฝนสูง) — ใกล้จริงกว่าค่าคงที่
ปริมาณฝนรายปี (mm) จากสถานีอุตุนิยมวิทยาใกล้เคียง · ภาคตะวันออก/ใต้ 2,000–3,500 · เหนือ/อีสาน 1,100–1,500
คำนวณอัตโนมัติ = ฝน × พื้นที่ × C (ล้าน m³/ปี) · ใช้เทียบกับปริมาณน้ำเข้าเขื่อนจริง
วิธีกรอกข้อมูล — แบบจำลองฝน→น้ำท่า
พื้นที่รับน้ำ
Catchment ของอ่างจากเอกสารโครงการ (ตร.กม.)
สัมประสิทธิ์น้ำท่าฐาน C
สัดส่วนฝนที่กลายเป็นน้ำท่าโดยเฉลี่ย — ลุ่มน้ำป่าเขาภาคตะวันออก ~0.45–0.6 · สอบเทียบจากข้อมูลจริง: C = น้ำท่าปีเฉลี่ย ÷ (ฝนปีเฉลี่ย × พื้นที่ ÷ 1,000)
ปรับ C ตามความชื้นดินสะสม
เดือนที่ฝนเดือนก่อนหน้าตกมาก ดินอิ่มน้ำ C จะสูงขึ้น (สูงสุด ×1.4) เดือนหลังช่วงแล้ง C ลดลง (ต่ำสุด ×0.7) — ดัดแปลงจาก Antecedent Precipitation Index ของ DEDE hydropower dashboard ให้เป็นสเกลรายเดือน
ปุ่มคำนวณ
อ่านคอลัมน์ "ฝน (มม.)" ในตารางรายเดือนด้านล่าง แล้วเติมคอลัมน์ "น้ำท่าเข้าอ่าง" ให้อัตโนมัติ — แก้ตัวเลขทับได้ถ้ามีข้อมูลน้ำท่าจริง

น้ำท่ารายเดือน = ฝน × พื้นที่ × Cปรับ ÷ 1,000 · Cปรับ = C × min(1.4, 0.7 + API/100×0.7) จำกัดไม่เกิน 0.95 โดย API (ดัชนีฝนสะสม) ≈ 0.30 × ฝนเดือนก่อนหน้า — โมเดลดัดแปลงจาก DEDE_hydropower_dashboard (rational method + antecedent adjustment)

แผนพลังงานรายเดือนจากน้ำท่า (Inflow → Energy Plan)

พลังงานจำเพาะ (kWh/m³) · เติมจากผลทดสอบแท็บ 2 · ≈ 9.81 × H_net × η / 3,600 (H 125 m → ≈ 0.30)
กำลังติดตั้งรวม (kW) · เติมจากแท็บ Dispatch · ใช้คิด capacity factor
อัตราไหลออกแบบรวมทุกเครื่อง (m³/s) = Q พิกัด × จำนวนเครื่อง · น้ำเกินนี้ต้องระบายทิ้ง (spill)
เป้าผลิตรายปีตามแผน/สัญญา (ล้านหน่วย = GWh) · โรงไฟฟ้าพลังน้ำไทย CF ทั่วไป 15–35 %
วิธีกรอกข้อมูล — ค่าตั้งต้นแผนพลังงาน
Specific Energy — kWh ต่อ ลบ.ม.
พลังงานที่ผลิตได้ต่อน้ำ 1 ลบ.ม. — ใช้ค่าเฉลี่ยจากผลทดสอบแท็บ 2 (KPI ตัวที่สอง) จะแม่นสุด ถ้ายังไม่มีใช้ค่าออกแบบ = กำลังพิกัด ÷ (Q พิกัด × 3,600) เช่น 6,100÷(5.7×3,600) = 0.297
กำลังติดตั้งรวม
ผลรวมกำลังพิกัดทุกเครื่อง (kW) — ใช้คิด Capacity Factor เทียบเกณฑ์โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก 25–50%
เป้าผลิตทั้งปี
เป้าตามแผนราชการ/แผนผลิตประจำปี (ล้านหน่วย) — ตารางจะเทียบ % ให้อัตโนมัติ
วิธีกรอกตารางรายเดือน
น้ำท่าเข้าอ่าง — ล้าน ลบ.ม.
จากสถิติน้ำท่ารายเดือน หรือประมาณจากฝนพยากรณ์ด้วยตัวช่วยด้านบน (กระจายตามสัดส่วนฝนรายเดือน)
น้ำใช้ทางอื่น — ล้าน ลบ.ม.
น้ำที่ไม่ผ่านเครื่องกังหัน: ระบายชลประทานทางอื่น, ประปา, ระเหย, spill ที่คาดว่าจะล้น — ส่วนที่เหลือคือน้ำผลิตไฟ
ข้อจำกัดของแบบจำลอง
ไม่คิดการสะสมน้ำในอ่างข้ามเดือน (carry-over) — เหมาะกับการประเมินศักย์รายปี/รายฤดู สำหรับ rule curve ละเอียดให้ทำ reservoir simulation แยก
เดือนฝน
(มม.)
น้ำท่าเข้าอ่าง
(ล้าน ลบ.ม.)
น้ำใช้ทางอื่น
(ล้าน ลบ.ม.)
น้ำผลิตไฟ
(ล้าน ลบ.ม.)
น้ำล้น/เกินกำลัง
(ล้าน ลบ.ม.)
พลังงาน
(ล้านหน่วย)
รายได้
(ล้านบาท)

น้ำผลิตไฟ = min(น้ำท่า − น้ำใช้ทางอื่น, เพดาน Q_design × 86,400 × วันในเดือน) — ส่วนเกินคือ "น้ำล้น/เกินกำลัง" (แนวคิด spill constraint จาก DEDE_hydropower_dashboard) · พลังงาน = น้ำผลิตไฟ × Specific Energy · CF = พลังงานปี ÷ (กำลังติดตั้ง × 8,760 ชม.) · ⚠ แบบจำลองรายเดือนเฉลี่ยฝนทั้งเดือน — ฝนจริงกระจุกตัวเป็นพายุ ทำให้น้ำล้นจริงสูงกว่าประมาณการ ค่าที่ได้จึงเป็นขอบบนของพลังงาน · แนวใช้งาน: ป้อนฝนพยากรณ์ (กรมอุตุฯ/Open-Meteo/dashboard) → กดคำนวณน้ำท่า → แผนผลิตล่วงหน้า เทียบแผน-ผลรายเดือน

Checklist ก่อนและระหว่างเข้าตรวจวัด

บันทึกข้อมูลตรวจวัด (Measurement Log)

เวลาUnitkWkVAPFHzGate เปิด (%)ระดับอ่างระดับท้ายน้ำVib (mm/s)Brg Temp (°C)หมายเหตุ

บันทึก / รายงาน

Tool_Hydro_Turbine_Assessment v1.3 · Triple E Technology Co., Ltd. · การคำนวณอ้างอิง IEC 60041, ASME PTC 18, IEEE Std 115, ISO 10816-5 — ผลเป็นการประเมินเบื้องต้นตามสมมุติฐานที่แสดง การทดสอบรับรอง (acceptance test) ต้องทำตามมาตรฐานเต็มรูปแบบ