ศึกษา Apparent Losses เนื่องจาก Meter Inaccuracy

Abstract

ในกิจการของการประปา เราไม่สามารถกล่าวได้ว่ามาตรวัดน้ำทุกเครื่องสามารถอ่านค่าได้อย่างถูกต้องเช่นเดียวกับเครื่องมือวัดอื่นๆ เมื่อทำการติดตั้งแล้ว มาตรวัดน้ำมักไม่สามารถอ่านค่าปริมาณการใช้น้ำของผู้ใช้น้ำได้อย่างถูกต้อง บ่อยครั้งที่ปริมาณน้ำเหล้านี้ไม่ถูกเรียกเก็บเงินจากผู้ใช้น้ำ กรณีเช่นนี้เรียกว่ามาตรวัดน้ำอ่านค่าได้น้อยกว่าความเป็นจริง ความคลาดเคลื่อนของมาตรวัดน้ำถือว่าเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของน้ำสูญเสียจากการบริหารจัดการ ความไม่เที่ยงตรงของมาตรวัดน้ำมีสาเหตุมาจากหลายปัจจัย ได้แก่ ขนาดของมาตรวัดน้ำ ชนิดของมาตรวัดน้ำ การติดตั้งมาตรวัดน้ำที่ไม่เหมาะสม อายุการใช้งาน แรงดันน้ำ เป็นต้น ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้ คือ การหาปริมาณน้ำสูญเสียจากความคลาดเคลื่อนของมาตรวัดน้ำของผู้ใช้ในพื้นที่ให้บริการของการประปานครหลวง โดยทำการติดตั้งมาตรวัดน้ำสอบเทียบอนุกรมเข้ากับมาตรวัดน้ำเดิม แล้วทำการเก็บข้อมูลปริมาณน้ำที่ไหลผ่านมาตรและแรงดันน้ำทุกๆ 1 นาที เป็นเวลาอย่างน้อย 7 วัน สำหรับมาตรวัดน้ำขนาดเล็ก (½ นิ้ว ถึง 1½ นิ้ว) และอย่างน้อย 3 วัน สำหรับมาตรวัดน้ำขนาดใหญ่ (2 นิ้ว ถึง 12 นิ้ว) ซึ่งมาตรวัดน้ำสอบเทียบที่เลือกใช้ในงานวิจัยนี้เป็นแบบอัลตร้าโซนิค ที่มีความแม่นยำระดับ R500 กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในงานวิจัยนี้คำนวณโดยใช้สูตรของ Yamane ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% (จำนวนมาตรวัดน้ำทั้งหมด 2,465,349 เครื่อง จากข้อมูลของการประปานครหลวงในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2561) จากการสุ่มเก็บข้อมูลจำนวน 4.3 ตัว (เป็นมาตรวัดน้ำขนาดเล็กจำนวน 197 ตัว และเป็นมาตรวัดน้ำขนาดใหญ่จำนวน 206 ตัว) ผลการศึกษาพบว่า ค่าเฉลี่ยของความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ของมาตรวัดน้ำขนาดเล็กเท่ากับ -2.76% และของมาตรวัดน้ำขนาดใหญ่เท่ากับ -7.55% ดังนั้นค่าเฉลี่ยของความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ของมาตรวัดน้ำทั้งหมดจึงมีค่าเท่ากับ -4.35% โดยความไม่เที่ยงตรงของมาตรวัดน้ำนี้ก่อให้เกิดการสูญเสียน้ำที่ไม่ก่อให้เกิดรายได้ทั้งหมด 65,772,489 ลบ.ม./ปี เทียบเท่ากับรายได้สูญเสียประมาณ 797,162,563 บาท/ปี (คิดในอัตรา 12.12 บาท/หน่วย) เมื่อพิจารณาถึงปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อความไม่เที่ยงตรงของมาตรวัดน้ำที่สำรวจมีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น (oversized) 72.2% มีขนาดเหมาะสม (properly sized) 26.6% ละมีขนาดเล็กเกินไป (undersized) 1.2% โดยมาตรวัดน้ำที่มีขนาดใหญ่เกินจำเป็นมีความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์มากกว่ามาตรวัดน้ำที่มีขนาดเหมาะสม มาตรวัดน้ำระดับ class B ก็มีความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์เฉลี่ยมากกว่ามาตรวัดน้ำระดับ class C อย่างมีนัยสำคัญ สำหรับระยะท่อตรงก่อนมาตรและหลังมาตรมีผลต่อความคลาดเคลื่อนในการวัดอย่างชัดเจน โดยระยะท่อตรงก่อนมาตรช่วยลดผลของการผิดเพี้ยนของการกระจายตัวของความเร็ว ส่วนระยะท่อตรงหลังมาตรช่วยลดการหมุนวนหรือความปั่นป่วนในบริเวณใบพัดของมาตรวัดน้ำเนื่องจากแรงดันย้อนกลับที่ปลายน้ำ สำหรับอายุมาตรและแรงดันน้ำในการศึกษานี้ ไม่ปรากฏความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับความเที่ยงตรงในการวัดของมาตรวัดน้ำ

Water meters are imperfect instruments, which is similar to any measuring device. When installed, they cannot register the exact amount of water consumed by the users. Frequently, a portion of water consumed is not registered and therefore not charged to the user. In such cases, the meter is called as under-register meter. The meter inaccuracies are recognized as a critical component of apparent losses. There are several factors affecting the accuracy of the meters, such as meter sizing, types of meter, improper installation, age, pressure. The objective of this study is to determine water losses due to meter inaccuracies within the service area of Metropolitan Waterworks Authority (MWA). The master meter was installed in series to the customer water meter. The volume of water was recorded every 1 minute, in the period of 7 days for small water meters (½” to 1½”), and 3 days for large water meters (2” to 12”). The master meter applied in this work was ultrasonic water meters with the precision of R500. The sample of this research was calculated by using Yamane formula with 95% confidence level (according to 2,465,349 water meters from the MWA database, reported in March 2018). The sample water meters were 403, which is 197 of small water meters and 206 of large water meters. The results indicate that the average relative error of the small water meters is -2.76%. The average relative error of the large water meters is -7.55%. Therefore, the average relative error of the total water meters is -4.35%. The inaccuracies of water meters cause non-revenue water of 65,772,489 m3/year, equivalent to 797,162,563 Baht/year (at the rate of 12.12 Baht/unit). With respect to the factors affecting water meter inaccuracies, it is found that the water meter is oversized 72.2%, properly sized 26.6% and undersized 1.2%. Further analysis showed that the oversized water meters have more relative error than properly sized water meters. Class B water meters tend to have significantly greater relative error than Class C water meters. The straight pipes before and after the water meters have clearly affected to the accuracy of the meters. The straight pipe before the meter reduces the distortion of the velocity profile. In addition, the straight pipe after the meter reduces the turbulence near the impeller due to backward pressure. The age of water meter has no significant impact on the accuracy of the water meters.