Turbines Dumont

[Admin]

Bonsoir,

il n'y a pas de calculs à effectuer pour déterminer la puissance électrique produite : il suffit d'un wattmètre triphasé, ou même d'un wattmètre monophasé car on est quasiment toujours en régime équilibré.

Pour mesurer la vitesse, pas de calculs non plus : on trace un trait sur l'arbre de la turbine ou sur la grande poulie, et on compte les tours en 1 minute !

Cette histoire de turbine qui tourne en charge à 112 tr/min me tarabiscote : à la louche, avec 2.60 m de chute, vous avez une vitesse d'eau de (2*10*2.6)^0.5 = 7.2 m/s, avec en gros un angle d'injection d'eau de 30° cela donne une vitesse tangentielle de 7.2*cos(30°) = 6,2 m/s, sur un rayon moyen de 60 cm, cela donne une vitesse angulaire de (6.2/0.60)*(30/Pi) = environ 100 tr/min à vide ! Donc difficile d'être à 112 tr/min en charge, bizarre bizarre ..

Aussi bizarre l'idée de mettre un gros caillou à la sortie, censé améliorer le fonctionnement ! Personnellement, je chercherais plutôt à faciliter l'écoulement de l'eau, quitte à rallonger si besoin l'aspirateur par un petit cerclage de tôle soudé (ou jointoyé et boulonné) à sa base.

Cordialement

dB-)

[PERRET]

Je vous confirme qu’aujourd’hui encore la turbine produit 100Kw en instantanée à 112 tour par minutes (si mes calculs sont exacts). Effectivement je n’avais pas tenus comptes des glissements.

ZIB 01- Calculs .xls

Peut ton estimer le gain de production avec une poulie de 212 ?
Non mais pourquoi pas acheter une poulie de ce diamètre, de préférence à moyeu amovible, et faire un essai.

Je regarde demain le phénomène de tourbillon dont tu parles à ¾ d’ouverture. Toutefois je n’ai jamais remarqué un tel phénomène sur ma machine. De plus à la sortie de l’aspirateur (2 à 3m) il y a été positionné un énorme rocher (plus de 5t) pour faire remonter le niveau de l’eau et que l’aspirateur ne prenne pas l’air. En effet il y a 20 ans une ile à 200 m en aval fut dégraver. Ce qui a fait gager un peu d’auteur de chute. Le rocher a été positionner à ce moment-là et je ne sais pas s’il faut le faire enlever.
Je ne sais pas ce que vous en penser mais à mon avis c’est contre indiqué de maitre un obstacle à la sortie de la turbine.

DB a raison, il est préférable de prolonger l'aspirateur et enlever le rocher. Je l'ai fait une fois avec succès après un curage de l'aval qui mettait la sortie de l'aspirateur hors d'eau.

Tout cela pour dire que je ne sais pas si je vais pouvoir remarquer ces tourbillons.

Pour ce qui est de l’estimation du Ns de la roue pour l’instant je fais confiance à db. Je vais suivre les conseils de Zib01 et je croise les doigts pour obtenir quelques informations d’archives sur ma roue.

Au sujet des caractéristiques de la gêné c'est une BBC de 160Kw il est marqué 745u/min 50Hz cos Phi 0.78

La génératrice devait être un moteur à l'origine. Mais 745 t/mn en moteur me semble peu vraisemblable. on devrait avoir une vitesse de l'ordre 770 t/mn en génératrice;
A vérifier avec un tachymètre. On en trouve maintenant d'excellents, électroniques, pour moins de 100 €. Voir chez Conrad par exemple.

Voltcraft DT-10L Tachymètre numérique - Référence fabricant : 28037C70A
Vitesse de rotation (sans contact) : 2 à 99 999 tr/min - Précision (vitesse de rotation) : ± 0,05 %
article : 122624-62
50.13€ HT

Le rendement de l'installation pourrait être amélioré en remplaçant la génératrice surpuissante par une une machine à haut rendement, de puissance adaptée à celle de la turbine. Mais il faut être sûr de ses mesures.

[pj1931]

Bonsoir,

Je viens de contrôler les tourbillons à la sortie de la turbine et effectivement il y en a. Ces tourbillons tournent dans le sens de la turbine.
Le sens de ces tourbillons confirme donc les résultats. La roue tourne trop vites. Cela me fait penser tout à coup que dans la chambre d’eau turbine en charge un tourbillon ce forme, mais cela ne veut peut être rien dire.

Pour ce qui est de la poulie il ne me reste plus qu’à tester avec une plus petite pour voir ce que ça donne. Avec tes derniers résultats je pourrais envisager un diamètre de 224?

Pour le rocher je vais essayer de prévoir une opération en période d’étiage. Je crois qu’il va falloir un ou deux pétard. Je vous dirai ce qu’a donné l’opération.

Au sujet de la génératrice asynchrone il y a déjà un capteur tachymétrie au-dessus de la poulie qui capte la vitesse sur une petite roue dentée. Ce capteur doit être changé durant la rénovation de la partie électrique courant septembre. Ce nouveau capteur me permettra de connaitre la valeur de la vitesse.
Cette gêné été à ce qu’on m’a dit acheter d’occasion et été en 220 tri, rebobiné en 380 tri.
Pour sa vitesse de 770t/min je ne peux que vous dire oui, pourquoi pas.
Le remplacement de celle-ci pourrait être envisageable toutefois il faudrait que je sois sûr du gain que cela ferait gagner car une génératrice je pense que ça doit couter bonbon.

Merci PERRET pour ces calculs optimisé. Pourrais-tu m’expliquer la formule qui te permet de retrouver le Ns. Je voudrais le calculer pour 105Kw. Pour ce qui est des données (Hauteur de chute, diamètre turbine, diamètres poulies) elles sont toutes exactes et vérifier.

JP

[PERRET]

Bonsoir pj1931

Pour le choix de la vitesse de turbine, il est parfois préférable de la faire tourner moins vite que l'optimum, on perd un peu de rendement, mais comme elle consommera moins d'eau, le fonctionnement devrait être meilleur en période d'étiage.

Avant de commander une poulie, prendre le temps de mesurer avec un tachymètre numérique les vitesses de rotation réelles actuelles.
Toujours choisir des poulies à moyeu amovible, plus faciles à démonter et réutiliser, si on change de diamètre d'arbre il n'y a que le moyeu à remplacer.

Une génératrice 8 pôles (750 t/mn) à haut rendement coûte relativement cher, mais il suffit de calculer le gain sur le rendement, les pertes en ligne, les contacteurs de puissance, les sections de câbles, sur la batterie de condensateurs, etc... pour se faire une religion. Avec 100 KW et de l'eau toute l'année, on peut se permettre de dépenser un peu !

Pour retrouver le ns à partir de la puissance, il suffit sur le tableau Excel d'utiliser la fonction " Valeur cible " disponible dans " Outils "
En cliquant dessus, va apparaître une petite fenêtre ou il demandé la cellule à définir : cliquer sur F8 ou H8 (au choix), ensuite valeur à attendre : indiquer 105, ensuite cellule à modifier - en occurrence cliquer sur H2 puis OK - le nouveau ns sera alors de 284 (avec F8 =105).

[dB-)]

Bonsoir,

je reprends en partie le sujet :

"Pour le choix de la vitesse de turbine, il est parfois préférable de la faire tourner moins vite que l'optimum, on perd un peu de rendement, mais comme elle consommera moins d'eau, le fonctionnement devrait être meilleur en période d'étiage."

Ceci est souvent vrai, mais pas toujours ! Paradoxalement, à hauteur de chute constante, certaines turbines à réaction consomment moins d'eau quand elles tournent plus vite ! De mémoire, c'est le cas des turbines lentes. D'où ma remarque quelques messages plus haut, avec une préférence pour un point de fonctionnement à une vitesse un peu supérieure à celle du point de meilleur rendement.

Si je remets la main sur le bouquin qui parle de cela, je scanne !

Pour info aussi, il y a une turbine Dumont en vente sur Leboncoin avec génératrice 160 kW ici : http://www.leboncoin.fr/materiel_profes ... tm?ca=15_s

Cordialement

[PERRET]

Exact.

Mais comme les turbines à faible ns ne se rencontrent guère dans nos petites installations de basse chute, hormis quelques réalisations du XIXème, pièces de musée, j'avais omis de le mentionner.
En effet, les turbines Francis à faible ns se rencontrent essentiellement sur de grosses installations, fonctionnant sous haute chute (quelques centaines de mètres), qui ne sont pas, à mon sens, la finalité du forum.

[dB-)]

Bonsoir,

oui, ce phénomène de diminution du débit absorbé quand la vitesse augmente se rencontrait sur les anciennes turbines (mes préférées), par exemple de type centripète, essentiellement à cause de la force centrifuge.

Mais on trouve aussi une explication de ce phénomène plus récemment, et avec des turbines Francis : ainsi le livre "Machines Hydrauliques" de Louis Bergeron, éditions Dunod, édition de 1928, parle des courbes débit = f(vitesse) à hauteur de chute constante, et explique mathématiquement pourquoi certaines turbines absorbent plus d'eau quand elles accélèrent, et pourquoi d'autres absorbent moins d'eau :

Machines Hydrauliques Dunod 1928.PDF

Mêmes pages, en version image :

Machines hydrauliques Dunod 1928 1.jpg

Machines hydrauliques Dunod 1928 2.jpg

Machines hydrauliques Dunod 1928 3.jpg

Machines hydrauliques Dunod 1928 4.jpg

Machines hydrauliques Dunod 1928 5.jpg

Je n'ai pas effectué le calcul de déterminant pour voir à partir de quel Ns le débit va augmenter en fonction de la vitesse, mais d'après le document suivant, assez récent (1995), il semble que ce soit un Ns de 300 ( en prenant Ns = 3.Nq ) :

Débit d'emballement page 75 de Turbines Hydrauliques document Pacer 1995 N°724.247.1f.JPG

Or la turbine dont il est question ici semble avoir un Ns inférieur à 300 (comme beaucoup d'anciennes turbines de moulins), il semble donc que le débit diminue quand la vitesse augmente.

Personnellement, une autre raison pour laquelle je privilégie un point de fonctionnement à une vitesse un peu supérieure à la vitesse de rendement maximal est que l'on est alors sur le coté "descendant" des courbes de couple et puissance, ce qui apporte un poil de stabilisation, surtout en autoconsommation : si la charge diminue, l'installation accélère légèrement, la turbine produit moins de puissance, il y a donc stabilisation. A l'inverse, si la charge augmente, l'installation ralenti, la turbine a plus de puissance, et résiste à l'augmentation de charge.

Cordialement

[pj1931]

Bonjour,
Pour ce qui est de la vitesse exacte de la gêné je vais essayer de voir si un copain ne peut pas me prêter un capteur tachimétrique. A default j’attendrai le mois de septembre (Rénovation partie elec).

Si je comprends bien vos analyses je devrais tourner légèrement plus vite que le rendement optimum et que la vitesse actuelle est beaucoup trop élevée avec cette poulie de 320.

Petit topo complémentaire sur l’installation:
Actuellement la turbine atteint les 105Kw/h voir presque 110Kw/h sur une courte période disons 10min surtout après une fermeture et ouverture rapide des directrices (Nettoyage). Elle tient les 100 Kw/h seulement si le débit de la rivière est d’environs 20m3/s soit 5m3/s au-dessus du module (débit turbine environs 5.5m3/s). Le reste du temps la prod est d’environ 90 ou 95 KW/h. Quand la rivière est en crue le niveau aval remonte ce qui fait perdre du rendement on tombe souvent à 80Kw/h en crue. Voilà avec ces info, vous savais tout ce que je sais sur le comportement de ma turbine.

D’après vous quel serais le diamètre de poulie a testé en priorité ?

contenu_serax_Page_22.jpg

La poulie actuelle est déjà à moyeu amovible. Toutefois il me faut changer le moyeu pour des poulies de diamètre de 220. L’arbre de la gêné fait 90 de diamètre.

Je dévie un peu du sujet mai je demande une nouvelle convention de raccordement a erdf en parallèle de mes recherches de rénovation. Erdf vient de me donner son avis sur mes cellules HTA :

Marque DELLE ALSTHOM
TABLEAU NORMABLOC
N° de commande: 29 522
Tension d’isolement: 24 KVeff
Tention de service: 20 KVeff
Courant nominal barres: 400A
Courant de C/C 1s: 12.5KAeff
Année 1979

Fonction SECTIONNEUR SX6
Référence 810726
Tension nominale: 24Kv
Surintensité admissible 1S: 12.5 KAeff

Fonction SECTIONNEUR SX6
Référence 810720
Tension nominale: 24Kv
Courant nominal: 400A
Surintensité admissible 1S: 12.5 KAeff

Fonction INTERRUPTEUR SECTIONNEUR RX6
Référence 810732
Tension nominale: 24Kv
Courant nominal: 400A
Surintensité admissible 1S: 12.5 KAeff
P. de C: 400A

Ils me disent que datant de 1979 elles ne sont pas aux normes NFC13-100. J’aimerais savoir s’il existe une solution pour les mettre aux normes en changeant juste quelques éléments ? Mon électricien me propose des cellules neuves avec un transfo élévateur de 160Kva pour 22000€ Ht. Qu’en pensé vous ?

Je m’attendais un peu à devoir changer cet élément à default de pouvoir raccorder mon installation sur le réseau BT (beaucoup trop onéreux) mais changer du matériel en parfait état me fait râler.

@+
JP

[Admin]

Bonjour,

je crois qu'on peut discuter très longtemps pour savoir s'il faut remplacer la poulie de 315 de votre génératrice par une poulie de 200, 212, 224 ou 250 mm, surtout dans l'attente de mesures précises. S'il fallait changer la poulie de 2200 mm de la turbine, vu le coût, il faudrait y réfléchir à 2 fois, mais là, le prix d'une petite poulie pour courroie striée est assez faible, probablement moins de 400 € (pour la dernière que j'ai achetée chez France Poulies).

Il faut voir aussi le jeu dont vous disposez au niveau des glissières de réglage sur le berceau génératrice : si par exemple vous avez 50 mm de libre pour tendre plus, cela donne en gros 100 mm au niveau courroie, c'est à dire que vous pourrez passez d'une poulie génératrice de 315 de diamètre à 280 de diamètre sans changer de courroie. Si vous avez 100 mm de libre au niveau des glissières, vous pourrez tester une 250 mm toujours sans changer de courroie.

A votre place, j'essaierais si possible 212 comme le suggère M. Perret, ou encore 224 pour tourner un poil plus vite , peu importe, et je regarderais ce que ça donne : si vous "grattez" même juste 5 kW en permanence, ça fait en gros 5 * 0,1 * 24 * 365 = 4300 € par an, la poulie sera vite remboursée ...

Concernant la NFC13-100, la mise à jour d'avril 2011 remplace la norme d'origine de juin 1983. Votre installation datant de 1979 n'était peut être déjà pas conforme à la norme d'origine, mais la mise à jour n'était pas obligatoire tant que vous n'avez pas modifié le raccordement ou le contrat. Il me semble normal que dans le cadre d'une nouvelle convention de raccordement, le respect des normes actuelles soit exigé ...

Demandez éventuellement à l'Apave de venir réaliser un diagnostic (payant) de votre installation, pour déterminer les points de non conformité à la NFC13-100 : peut-être certaines cellules peuvent-elles être mises à jour sans les remplacer complètement. ERDF ou EDF disposent aussi d'un tel service de diagnostic (payant) en interne, mais je n'ai plus les coordonnées.

[pj1931]

Merci pour vos analyses. Je vous tiens au courant dès que j’ai du nouveau.

Je pense ouvrir un nouveau sujet sur les cellules HTA dans le cadre d’une rénovation H07.

Merci pour tout.
JP