Turbines Kaplan, semi Kaplan, hélice

[hydro27]

bonjour à tous
je vais prochainement remettre en service une turbine type kaplan double réglage 300t/min de fabrication neyrpic datant des années 40 et je souhaite remplacer l'automate existant
j'ai un seul problème qui est la courbe d'ouverture des pales en fonction des directrices ou inversement!
je répond à toutes les questions vous permettant de me venir en aide
d'avance merci
louis

[ericnoharet]

Bonjour,

Il va vous falloir faire des essais.
Selon le site, cela peut prendre un peu de temps.

En fait, il faut chercher le point de fonctionnement optimum pour chaque hauteur de chute et chaque ouverture.
Par pas de 10% et interpolation entre, cela suffit bien souvent.

D'ailleurs, même avec une turbine dont j'ai les "courbes", je fait des essais en manuel pour avoir un meilleur calage.
Il y a souvent quelques points "bruyants" qu'il vaut mieux éviter dans la courbe.
(car c'est une cause d'usure mécanique ou cavitation de pales)

Ces bruits proviennent d'un tas de petits paramètres qu'ont ne trouve pas sur les courbe !

Eric

[MHEC]

Bonjour hydro27,

A titre d'information, ci-dessous, vous avez le tableau de conjugaison de ma DR de 2004, il faudra adapter ce tableau à votre machine pour cela, c'est extrêmement simple par exemple, comme dit Eric, vous mettez vos directrices par pas de 10 ( 10,20,30,40,50, etc.) et vous devez caler vos pales afin d'avoir la puissance MAX.

THEE_Kaplan_DR_Conjugaison.pdf

A priori, même si la conjugaison est "mauvaise" sur ma machine, je n'ai aucun bruit spécifique, la puissance s'écroule, c'est tout.

J'attire votre attention sur la vitesse de votre machine à 300t/min ? Cela me parait excessif, vous risquez de créer une cavitation et une très forte consommation d'eau sans pour autant avoir la puissance MAX !, en principe, sur les machines THEE, les vitesses des DR sont de l'ordre de 130 à 150 t/min pour des roues de 130 à 200mm, essayez plutôt ces vitesses.

Bon courage.

PV

[PERRET]

Bonjour,

La vitesse de 300 tours/mn est tout à fait raisonnable

Screen Shot 07-08-15 at 05.58 PM.JPG

Ce calcul est à actualiser en fonction du diamètre réel de la roue.
Ces turbines avaient un ns maximum de l'ordre de 700.

La conjugaison pales-directrices n'est pas critique sur ces petites turbines

[ericnoharet]

Bonjour,

Le tableau de calage est valable pour une hauteur de chute donnée.

Si vous avez des variations de chute, il vous faut plusieurs tableaux.

Pour les sites "classiques", trois suffissent. Pour un site extrême, on peut aller jusqu'à 5 pour être plus précis.

Il faut une mesure de la chute réelle pour basculer d'un tableau à l'autre (avec tempo et hystérésis classique pour éviter les pompages)

Eric

[hydro27]

bonjour et merci de vos réponses
ma turbine est bien à 300 trs/min c'est une double réglage 1m de diamètre et je n'ai pas de multiplicateur
pour la hauteur de chute la centrale est contrainte par les marnages du au niveau de la seine qui correspond à une hauteur de chute variant de 3.6m à 4.5m pour des valeurs de marées "normales"
je commence à voir le travail qui m'attend pour régler cette horloge et il faut commencer par régler les pales ou les directrices?
cette centrale avait une fermeture administrative et j'ai réussit à démontrer mon fondé ce qui me permet de remettre en route début décembre et j'ai pas mal de boulot!!!
voila une photo si vous en souhaitez plus dites le!
amicalement
louis

IMG_0854.JPG

[ericnoharet]

re bonjour,

Personnellement, j'ouvre les directrices par pas de 10% et ensuite je cherche le point de fonctionnement à puissance max.
(faire attention qu'il n'y ai pas de variations de hauteur de chute pendant ces mesures.)
Mais c'est purement une habitude.

Il semble que vous ayez une barre qui revoie l'information de position des pales, n'avez vous pas une came mécanique pour le calage des pales ?

Mais, un calage par automate avec la prise en compte de la hauteur de chute fait souvent gagner une dizaine de pourcent.
Je ne peux donc que vous inciter à le faire par automate même si la came existe.

Pour la proposition de photos, nous sommes toujours friands dans l'ensemble !
Et pour le coup, un photo de détails de la "tête" de génératrice et de l'extrémité de la "barre" de retour de position des pales serait utile.

Eric

[hydro27]

re
pas de souci pour les photos je fait cela
pour ce qui est de la régulation, celle de la photo est celle d'origine mais je souhaite la remplacer par une régulation hydraulique car la présente est entraînée par une pompe elle même entraînée par un renvoi d'angle sur l'arbre de la turbine et pour des questions d’économie d’énergie perdue, je souhaite remplacer l'existant par un moteur-pompe en 380v
j'ai chercher les réglage d'origine dans le boitier gris à droite mais rien d’écrit nulle part
il y a bien une came pour les directrices derrière je mettrai une photo aussi!
le réglage des pales se fait par un vérin tout en haut de la machine en dessous c'est l’excitation et encore dessous l'alternateur
je fait les photos cet après midi
louis

[MDT]

Bonjour

Ca fait 5 ans que j'ai posté cette question. Nous avions démonté le cercle de vannage il y a un ans et forcé sur les pales de l'hélice sans pouvoir les débloquer. En août nous avons enfin démonté le haut de la turbine.
J'ai hésité longtemps avant de me lancer, car la roue de la turbine pèse 2-3 tonnes et il n'y a pas de place par dessus pour la soulever.
Voici donc la solution au mystère du contrôle d’hélice qui bouge sans bouger les pales.

Nous avons commencé par le décrochage de la roue utilisant un vérin de 50 tonnes sur l'arbre de la turbine.
Il pousse contre un poutre qui est vissé avec deux tiges filetés de M24 10.9. dans la roue.

decrocher_roue.jpg

La roue a bougé à 22tonnes.
Ensuite nous avons construit un échafaudage par en dessous pour faire glisse la roue sur le coté.

bouger_roue.jpg

On a déposé la roue sur un "tour Eiffel" en bois.
Ensuite nous avons démonté la machine pièce par pièce. A l'intérieur nous avons trouvé de la graisse brûlé dans tous ses états:
du liquide, pâteux jusqu'au dur comme du verre.

Kaplan_auseinander.jpg

Ensuite le moment de verité: Y-a-t-il un vérin dans l'axe ou pas? Oui effectivement il y en a:

verin_axe.jpg

Le mécanisme est finalement assez complexe. Voici ma vue artistique de la turbine:

Sketch.jpg

Quand la turbine est à l’arrêt le piston (rouge) qui traverse la turbine sous la roue à des dents d’engrainage qui font tourner une pièce autour de l'arbre (violet). Le mouvement horizontal du piston est donc transmis a un mouvement rotative autour de l'arbre. Ensuite les 4 dents a 45° vont pousser sur le pièce opposé (rouge) pour transformer le mouvement de rotation à un mouvement vertical. En dessous il y a un petit palier axiale qui transmet le mouvement vertical sur une pièce (violet) qui tourne avec l'arbre. Dans l'arbre il y a une ouverture oblong et le mouvement qui est à l’extérieur de l'arbre est transmis sur un piston (vert) à l'intérieur de l'arbre avec une barre ovale. Le piston vert appuie sur le vérin (violet dans l'arbre gris) et ouvre les pales de l'hélice au 3/4. Ceci est probablement la position du couple maximale quand les directrices sont ouvert et la turbine est a l'arrêt. La turbine devrait donc se lancer, malgré le fait que le palier axial hydrodynamique n'est pas encore tournant et donc "collé". J'ai changé le palier axial qui était en régule et qui était dans un très mauvais état contre un roulement axiale au même endroit. Ceci est dessiné dans mon plan.
Une fois la turbine tourne, la pompe a l'huile (engrainage rouge et vert) pompe l'huile dans la partie supérieur de la turbine qui est entièrement sous pression.

pompe_a_huile.jpg

A ce moment le piston (vert) qui est actionné par l’extérieur fait rentrer l'huile dans le vérin et déleste le mécanisme de contrôle. Uniquement l’effort du petit ressort sous le piston est transmise. Grace au perçages dans le piston et 4 rainures le vérin suit le piston.
Cela explique aussi pourquoi le mécanisme de contrôle semblait de fonctionner mais les pales ne bougent pas. C’était les trous qui était bouché par l'huile brûlé.

verin_debouche.jpg

Le petit piston bouge donc mais le vérin ne suit plus. Malheureusement le temps de blocage des pales est tel que nous n'avons pas pu les débloquer, même avec le vérin propre. A défaut de bouger, les pales sont rouillé en place. Nous ne pouvons accéder a l’hélice cette fois-ci car il faut batarder en aval pour cela.

Une fois tour remonté, la turbine produit 53kW à la place de 50kW juste avant la révision.
Maintenant on peut bouger la turbine avec sa roue de 3tonnes et la courroie en place avec la main, alors que avant on y arrivait pas, même avec un bras de levier de 2m.

Ce que je retiens de la "révision centennale":
- Le mécanisme de la turbine est un vrais "chef-d'oeuvre" avec vérin "suiveur", et tous cela sans soudure ni joint en caoutchouc.
- Le palier de régule a sauvé la machine qui aurait pris feu sinon
- malheureusement les pales sont bloquées dans la roue aussi a force de rester sur place
- Il faut changer l'huile plus souvent

MDT

[dB-)]

Bonjour,

félicitations pour votre persévérance, et merci pour les photos !

Je n'avais encore jamais vu de mécanisme pilote comme celui-là, avec ses 4 doigts à 45 °, par contre le vérin en lui-même est classique.

A la suite de votre travail, avec notamment le débouchage des passages d'huile, il est possible que les pales se débloquent au fil des heures de marche, par les efforts de l'eau sur les pales, les changements de température, les vibrations, et en essayant périodiquement des petits mouvements d'ouverture et fermeture.

La pression d'huile pour actionner le vérin de pales va dépendre de sa viscosité, de sa température, de la vitesse de rotation, et de l'usure de la pompe à huile et des différents joints. Il faudrait mesurer cette pression, qui doit probablement être en temps normal de l'ordre de 20 bars : avec par exemple un diamètre de piston de 200 et un diamètre de tige de 80, cela donne une poussée de plus de 5 tonnes (5278 daN) sur la tige centrale, ce qui n'est pas mal du tout pour commander une petite Kaplan (mais selon la géométrie du mécanisme des biellettes placées dans le moyeu de la roue, cela peut demander encore plus de force).

Il est peut être possible de raccorder provisoirement sur la prise de pression une pompe manuelle, pour essayer un déblocage en augmentant un peu la pression ?

Voir aussi le tarage du clapet limitant la surpression, un tel clapet est très probablement présent entre la conduite "haute" pression et le retour à la bâche, et c'est peut être le petit bouchon rond que l'on voit juste à droite du petit pignon de pompe à huile, avec ses deux encoches pour pouvoir le visser ou dévisser. A gauche du pignon, le trou que l'on voit est probablement la conduite d'aspiration d'huile qui plonge dans la bâche.

En tout cas une très belle petite turbine, bien conçue, avec des pièces de fonderie bien usinées, dommage que le palier ait autant chauffé !

Bonne soirée

dB-)