Vis d'Archimède

[Ticapix]

Bonjour,

Peut-on réellement comparer deux vis avec une Kaplan ?

Car c'est bien une seule Kaplan qu'il faut opposer à deux vis, une variable et l'autre fixe.

Je ne vais pas demander à MHEC de donner son avis (on le connait) , mais je dois avouer que sur ce coup je ne dois pas être loin de son point de vue.

5 m3/s sous 2 m de chute il faut une kaplan de 1.4 m de diamètre
Cette turbine aura un rendement maxi à 80 % d'ouverture pour un débit de 4.85 m3/s et prendra à 100% d'ouverture 5.82 m3/s
La puissance à l'arbre sera de 85 kw à 80 % d'ouverture et de 98 kw à pleine ouverture
Le débit mini turbinable avec un rendement > ou = à 80 % sera de 1.45 m3/s et le mini turbinable d'environ 800 l/s.
La vitesse de rotation sera de 174 tours/min , avec la possibilité de faire de l'entrainement direct (PMG à 176.4 tours / 34 pôles) =>rendement global > 80%

Question encombrement il faut prévoir une chambre d'eau d'une largeur minimale de 3.5 m idéalement 4 m. Quand à la profondeur d'excavation pour l'aspirateur il faudra prévoir maximum 3 m80 minimum 3m40 en dessous du plan de rotation des pales.
On peut la mettre en siphon ( mais génie civil délicat) pour éviter de trop creuser, de toutes les façons creuser pour creuser ce n'est pas 1 m de plus qui change radicalement les choses sauf bien sûr si c'est du rocher très dur.
La meilleure implantation c'est une chambre d'eau légèrement pneumatisée dont le plafond se situe à 20/25 cm en dessous de la cote de régulation.
Dans notre cas avec une roue de 1400 mm il faudra creuser environ ( seulement je dirais ) de 2 m 50 en dessous du niveau aval.

Avec un aspirateur mécano soudé que l'on peut poser d'un seul bloc, je ne trouve pas cela plus compliqué que le génie civil de deux vis.

Le plan de grilles devra se conformer aux exigences de l'ONEMA (20 mm si anguilles) ce qui sur le papier n'est pas nécessaire pour une vis. Je dis bien sur le papier car en fonction du site et du charriage de la rivière on est parfois obligé de supprimer les pré-grilles (difficilement accessible et donc nettoyable) par des grilles classiques avec un entrefer de 50 à 100 mm. C'est ce qui l'on voit après 2 à 3 ans d'exploitation sur certains sites équipés de VLH.

Avec une Kaplan DR, pas besoin de vanne de garde automatique avec les vis oui
Automatisme d'une seule kaplan DR moins compliqué et moins couteux que pour deux vis dont une est variable (électronique +++)


Entretien d'une Kaplan DR minime car mécanique simple, parfaitement connue et éprouvée, , 2 Vis (je ne sais pas, on manque de retour)
Bruit : Vis >>> Kaplan entrainement direct
Rendement Kaplan DR > y compris à 2 vis
Prix , en ce qui concerne le matériel uniquement je pense que le prix d'une Kaplan DR de 1m40 avec l'entrainement direct est équivalent voire inférieur à 2 vis

Ci- joint plans d'implantation d'une Kaplan DR de 1400 mm

[MHEC]

Bonsoir,

pour un débit moyen de 5m3/s sous 2m . …. Question technique je suis partie sur 2 vis …..

Un débit turbiné de 2,5 m3/s par vis sous 2 m de chute :o Vous pensez vraiment faire beaucoup de kWs dans ces conditions Pas très sérieux :?

Pouvez-vous nous dire, pourquoi obstinez-vous à installer ces 2 vis, franchement, on ne comprends pas à moins que vous avez des actions chez Landustrie

Maintenant mon gros problème s est le dé grillage ,difficile d accès ,arbres plantée de part et d autre donc plein de feuille et très difficile d évacuer les polluant (verre ,plastique).

Pouvez-vous mettre des photos afin de se rendre compte de la difficulté ?

l agence de l eau ma indiqué que mon site se prêter a la remise en route car la rivière naturelle remonte jusqu au moulin celui ci étant dans une courbe il est facile de faire une petite rivière de contournement

Ils sont gentils ces Gars de l’Agence de l’eau, plus facile à dire qu’à faire, vous savez combien ça coute cette rivière de contournement avec de l’enrochement ? près chez moi, une toute petite, pas très grande … 120 000 euros !!! Ça plombe un budget n’est-ce pas !!!

Ça vous coutera bien moins cher d’installer une passe à poissons près de votre futur Kaplan DR !! Eh oui, comme dit Ticapix, c’est ça qu’il faut installer chez vous, rien d’autre !!

Bonne soirée.

PV

[CF21]

Bonsoir

Je n'ai pas compris cette phrase :

La meilleure implantation c'est une chambre d'eau légèrement pneumatisée dont le plafond se situe à 20/25 cm en dessous de la cote de régulation.

Qu'est-ce qu'une chambre pneumatisée et quel est l'intérêt de cet aménagement?

Merci.

[moulino51]

Bonjour CF,

En attendant la réponse de TG : il était question d'un aspirateur rallongé cause Kaplan, qui engendre un GC plus important (avec quelques fois des difficultés a creuser)
Dans la configuration de chambre pneumatisée que cite TG, l'ensemble turbine/GC est implanté plus haut.

On s'approche donc d'une turbine en siphon !

Il n'y a pas que les Kaplan qui reprenne cette configuration, chez moi par exemple la Francis Voïth est montée ainsi.
La raison est différente : garder les pieds au sec en cas de remonter de l'aval.

Gé

[Ticapix]

Bonjour,

En fait pas tout à fait Gé, mais je ne sais pas si ce n'est pas moi qui t'ai induit en erreur avec le terme "pneumatisé".

Chez Dumont, ils utilisaient ce terme, non pas pour les machines en siphon, mais pour les machines dont le plafond de la chambre d'eau était sous pression ( 20/25 cm ) en dessous du niveau amont.

De mon point de vue , le terme pressurisé aurait été plus adapté que pneumatisé.

L’intérêt de la pneumatisation à la Dumont, c'est pour éviter les vortex que l'on rencontre en chambre d'eau ouverte.
Pour les éviter, il faut soit enfoncer plus la roue soit mettre des dispositifs anti vortex, soit "pneumatiser" la chambre d'eau. On peut ainsi mettre la turbine un peu plus haut que dans une chambre d'eau ouverte sans risquer de voir apparaitre des vortex.

Il faut bien sur soigner l'entrée d'eau de cette dalle qui va faire "barrage" à l'arrivée d'eau ( bord arrondi, voire pan incliné. Il faut que le "nez" de cette dalle soit situé assez en amont de l'axe de la roue pour que ce soit efficace. ( 2 à 3 diamètre de roue)

L inconvénient de cette disposition, c'est qu'il faut faire un plafond étanche, mais cela évite de trop enfoncer le génie civil sans pour autant avoir les inconvénients d'une installation en siphon.

Le siphon est une bonne alternative, mais réclame un génie civil irréprochable (pas d'entrée d'air), ce qui est possible avec un peu de soins.
L'autre impératif du siphon qui n'est pas toujours respecté, c'est de ne pas dépasser la vitesse de 0.8 m/s en entrée car cela entraine de l'air et crée des vortex.

On voit trop souvent des siphons qui n'arrivent pas à s'amorcer correctement à faibles débit car il y a des prises d'air (mousse et limonade en sortie mais sans la bière ) et qui fonctionnent mal à pleine ouverture car la vitesse d'entrée est trop rapide ce qui entraine des paquets d'air avec des pertes de puissance.

Sinon bien fait avec une kaplan simple réglage (directrices fixes) c'est un bon compromis économico-technique.

Cdt

TG

[moulino51]

Voila, en espérant faire comprendre a notre ami que de l'avis quasi général, ce type de moteur a eau (vis hydro) n'a pas les faveurs des pro de l'hydro.

En ce qui concerne (argument souvent mis en avant par l'administration) la faculté de dévalaison meilleure pour une vis hydro (ne résous pas le problème de la montaison)
Je trouve que l'argument est tout a fait fallacieux, en injectant des truites par un tuyau dans la vis (idem VLH) car tous les bureaux d'études savent bien qu'un poisson n'ira pas se jeter de son plein grès dans une machine tournante.


Gé

[Ticapix]

Tout à fait Gérard et sans oublier que je connais comme je l'ai dit plus haut plusieurs propriétaires de VLH qui ont finit par installer soit un dégrilleur sur les pré-grilles soit carrément des grilles et un dégrilleur au bout de deux à 3 saisons.
Donc l'argument économique de l'absence de grilles est à moitié réel

Cdt

TG

[CF21]

Merci des réponses, donc si je comprends bien la pneumatisation (ou pressurisation) consiste à mettre la chambre totalement en eau en abaissant son plafond ou en le remplaçant par une dalle. Et l'intérêt (comme le siphon), c'est que l'on place l'entrée de turbine plus haut / la sortie d'aspirateur moins bas, de sorte que l'on remplace un génie civil en profondeur par un génie civil en surface (au moins partiellement).

Voila, en espérant faire comprendre a notre ami que de l'avis quasi général, ce type de moteur a eau (vis hydro) n'a pas les faveurs des pro de l'hydro.

Je ne suis pas pro de l'hydro, mais je suggère une petite réserve là-dessus. Quand on avait eu ici des chiffres de production des vis en Vendée (avant la casse!), ce n'était pas si mal. Plus généralement, on n'a pas assez de retours d'expérience pour avoir une idée claire.

Ce qui est certain, c'est que tout système hydraulique a des avantages et des inconvénients, et que tout site de production a un génie civil en place / un statut juridique qui orientent préférentiellement vers certains solutions. En général, sur des moulins ou petites usines déjà optimisés pour des turbines, il est rare que d'autres solutions soient franchement plus économiques / plus productives.

[moulino51]

On peut toujours rechercher la nouveauté, mais aujourd'hui, il faut bien le dire, la Kaplan (la vraie en double réglage ) n'a pas d'égal au niveau rendement pour les basses chutes.


Gé

[Ticapix]

Bonjour,

CF a raison, il y a probablement des situations où la vis peut rendre des services en terme d'équipement.
Pour cela il faut remonter un tout petit peu le temps et revenir aux bases.

Au début de sa vie commerciale, la vis a été conçue pour le turbinage de débits fixes type débits réservés suite à la possibilité offerte par la législation de turbiner ce débit minimum au droit des ouvrages de dérivation.
Il s'agissait en général de basse chute avec un débit FIXE qui n'était pas du tout valorisé jusque là.

Dans cette configuration et éventuellement pour des sites à débit fixe, la vis représente une alternative intéressante tant sur le plan économique qu'hydrologique et ce d'autant que la chute est basse (je dirais < 2m 50).
Le problème actuel est de type commercial encore une fois. En effet les promoteurs de cette technologie ont voulu étendre le domaine d'utilisation de ce type de turbine, à l'ensemble des basses chutes en surfant sur deux critères (discutables de mon point de vue), la simplicité du génie civil et l'ichtyo-compatibilité du produit ce qui permet de s'affranchir de grilles à pas resserrés.

A partir de ces deux arguments habilement enjolivés par des commerciaux non moins habiles on en arrive à ce que j'estime être des aberrations sur le plan hydro-électrique dont l'exemple le plus flagrant à mon sens est l'installation décrite dans un des derniers numéros d'hydro-énergie.
Pour ceux qui n'ont pas lu l'article, il s'agit d'un site avec 4 m de chute pour 2m3/s
La vis mesure 2.5 m de diamètre pour 9 m de long, la transmission se fait en deux étages un multiplicateur à engrenages ( rapport 28), suivi d'une transmission poulie / courroie avant arriver à la génératrice asynchrone de 1000 tours/min. Après la destruction du premier multiplicateur un second a été mis en place et la multiplication finale réduite à 750 tours/min.
Afin de réduire le bruit pour le voisinage, il a fallu recouvrir l'ensemble par un bâtiment insonorisé et le résultat selon l'article est remarquable OUF !

Aucune précision sur le rendement et encore moins sur la puissance atteinte, si ce n'est que la génératrice est un modèle de 70 Kw.

On ne sait pas si la vis est équipée d'une variation de vitesse pour s'adapter aux variations de débits, bref de la PUB.

En comparaison, un constructeur avec lequel nous travaillons (Europe de l'est) aurait pu proposer une turbine Kaplan double réglage de 700 mm de diamètre
Sous 4 m cette turbine aurait absorbé 2.06 m3/s à 100% d'ouverture et 88/87% de rendement à l'arbre soit 70 kw.
Vitesse de rotation 500 tours /min => entrainement direct possible
Compte tenu de la hauteur de chute un aspirateur droit tronconique aurait suffit => génie civil et chaudronnerie simple
Le prix de cette turbine sans générateur avec son aspirateur droit < 45 000 € en 2013.
L'encombrement au sol aurait été minimal, un local de 4 x 4 aurait largement suffit à comparer avec une vis de 2.50 de diamètre et 9 m de long sans compter les deux multi et la génératrice qu'il a fallu également couvrir à cause du bruit.

Honnêtement je trouve que dans ce cas précis la vis n'est probablement pas la bonne solution.

Quant à la fiabilité d'une vis , même sans retour spécifique, en se basant sur les systèmes inclinés connus,on sait que ce n'est pas la solution la plus fiable connue en hydraulique à contrario il n'y a pas d solution plus fiable que la solution verticale. Pour la maintenance /réparation, la kaplan se contentera d'un rail et d'un palan de 2 tonnes et pour la vis.......... il faudra probablement faire venir une grue à chaque fois .

Bonne méditation, et surtout si vous discutez avec un BE ou un commercial vendeur de vis soyez attentif aux arguments et allez voir si possible avant un chantier en cours d'installation. Une vis cela ne se pose pas sur un simple béton de propreté surtout quand cela pèse plusieurs tonnes, que cela fait 10 m de long et que le palier amont doit en toute circonstance rester aligné avec le palier aval pendant 30 ans.

Cdt

TG