Généralités sur les turbines et calculs

[From]

ahhhh ça va mieux : plus de 400 tours minutes avant qu'elle me pète à la gueule... sans compter l'effet des bras !

J'ai plus de chance de me faire écraser pas un bus, même en milieu rural.

Mais c'est arrivé à un collègue (bon il l'avait cherché mais quand même).

Merci !

[tactic]

Bonjour,

je m'inquiète un peu dans mon dimensionnement de la picocentrale. En utilisant l'utilitaire de DB j'obtiens les résultats du fichier joint : en gros une variation du Pelec de 9 à 17 kw. je ne suis pas de la partie et vous le comprendre sans doute dans mes questions, mais je ne comprends pas comment je dois dimensionner la ganératrice. J'ai bien lu qu'il fallait mesurer la vitesse de rotation de l'axe de la turbine à vide et qu'il fallait diviser envion par 2 (1,7) pour obtenir la vitesse en charge. Ce que je ne comprends pas c'est que cette mesure de vitesse de rotation me parait devoir varier en fonction du débit présent lors de la prise de mesure. je donne une xemple, si j'effcetue la mesure le vitesse sur un débit de 550l/sec et que j'obtiens une vitesse de 500 t/min, j'en conclue que la vitesse devrait être en charge de 225 tr/min. Si je dimensionne ma génératrice ou moteur asynchrone sur cette vitesse (j'ai un multiplicateur de 80cm de diamètre), imaginons la présence d'une roue sur la géné de 16cm soit un rapport de 5. Quand mon axe de la turbine a parcouru 255 tours durant une minuteun tour, ma génératrice en réalise 115. Si je choisis une géné de 1000t/min, je dépasse donc la vitesse de synchronisme donc ma génétarice ou mon moteur asynchrone fonction produit du courant. Mais que se passera-t-il pour un débit inférieur ? J'ai tendance à croire que la vitesse diminuera et peut être passera même en dessous la vitesse de synchronisme.... Ou alors dois en conclure, qu'il faut mesurer plusieurs vitesses de rotation en faisant varier le distributeur et repérer le débit minimum à partir duquel la vitesse de rotation devient constante afin d'utiliser cette vitesse pour dimensionner le choix de la géné ou du moteur asynchrone ?
Je ne suis pas certain d'avoir été clair dans mes questions. merci d'essayer de me répondre le plus simplement même si je sais que ce n'est pas si simple !
Merci pour votre aide !

[moulino51]

Bonjour tactic,

Mais si, bien sur votre question est claire, et récurrente, chez tout usinier qui ne connait pas le fonctionnement d'une génératrice asynchrone.
Pour faire simple, si vous utilisez donc une génératrice asynchrone, c'est celle-ci qui vas vous donner une vitesse de rotation constante, quelque soit la charge. (ou presque)

Exemple : vous avez une géné 1000 t/min, elle tournera a pleine charge a 1030 T/min
Et a demi-charge, elle tournera vers 1015 T/min.

C'est le réseau qui cale la vitesse de rotation de la géné.(mais ceci n'est pas valable pour un alternateur)

La puissance sera en fonction de l'ouverture, et la régulation sera simplement une régulation de niveau, mais pas de vitesse.

Bonne journée
Gérard moulino

edit : il doit y avoir erreur dans : Quand mon axe de la turbine a parcouru 255 tours durant une minute, ma génératrice en réalise 115, vous mesurez sans doute 1150 t/min , la turbine tournera un peu moins vite et sera favorable en bas débit, surtout pour cette turbine, dont je viens de calculer le ns aux environs de 293

[tactic]

Merci pour votrer éponse, j'y vois un peu plus clair. J'avais effectivement oublié un "0" il fallait lire 225 x 5 =1150 tr/min. Pouvez vous m'expliquer pourquoi vous dîtes que la turbine tounera un peu moins vite et que ce sera favorable en bas débit surtout pour une turbine de ce Ns. Merci pour ces précisions.

Une question encore, le jour (que j'espère proche) où ma turbine sera en place, chambre d'eau remplie, est ce que je dois bien mesurer (tachymètre) la vitesse de rotation distributeur grand ouvert ?

merci encore

[moulino51]

Merci pour votrer éponse, j'y vois un peu plus clair. J'avais effectivement oublié un "0" il fallait lire 225 x 5 =1150 tr/min. Pouvez vous m'expliquer pourquoi vous dîtes que la turbine tounera un peu moins vite et que ce sera favorable en bas débit surtout pour une turbine de ce Ns. Merci pour ces précisions.

Une question encore, le jour (que j'espère proche) où ma turbine sera en place, chambre d'eau remplie, est ce que je dois bien mesurer (tachymètre) la vitesse de rotation distributeur grand ouvert ?

merci encore

Bonsoir tactic,

Je vais essayer de répondre simplement :
La turbine tournera moins vite : c'est une réponse en partant de votre hypothèse de transmission, donc au lieu de 1150=225X5
je pose 1030=5X206 elle tourne donc moins vite.
Comme cette turbine a une vitesse spécifique proche de 300, j'en déduit une Francis proche d'une Francis rapide, et donc
plus le ns monte, plus on s'approche d'une hélice, et d'une turbine un peu moins souple.
A mon sens, la turbine avale moins d'eau, et s'adapte mieux a ce plus faible débit.
Quand vous ferez des essai au "tachymètre" et que donc vous mesurez la vitesse d'emballement, vous devez maintenir le niveau amont constant, et ouvrir la turbine en grand.
J'utilise un compte tour a visée laser avec pastille réfléchissante, et lors d'essai d'emballement, j'ai constaté une vitesse identique entre 85% et 100% d'ouverture.
On prend généralement 1,6 x la vitesse nominale pour déterminer l'emballement, mais dans votre cas, avec ce ns légèrement supérieur je pense que votre projet a 1,7 x est très réaliste.
Comme il faut bien partir d'une base théorique, cela vous permet d'adapter la poulie de la génératrice en fonction de la vitesse souhaitée, et de la modifier, par la suite en fonction d'une mauvaise composante giratoire relevée.
J'ai fait un calcul avec le logiciel d'Albert Mandret, et pour les données D1 et D2 que vous avez donné, je trouve une vitesse turbine de 383 T/min, possible vu que c'est une petite machine.
Ce qui remettrait en cause une 1000 t/min avec votre transmission actuelle, et envisager une 1500 T/min.
Mais, ceci n'est que l'expression de ma formation autodidactique (ho! que je parle bien )

Impr écran du calcul:

[tactic]

Bonsoir,

j'avais également calculé une vitesse de 380 tr/min et un Ns de 243 avec la méthode d'estimation des caractéristiques d'une turbine francis d'occasion mis à disposition sur ce forum.
L'hypothèse d'un rapport de 5 était juste pour l'exemple. J'ai actuellement une roue de 800 mm mais pas la roue qui ira sur la géné. Je pense donc avoir de la marge. Y-a-t-il un rapport idéal ou un rapport à ne pas dépasser? Avec un rapport de 2.63, soit une roue de 300 mm sur la géné, cela doit passer avec une géné de 1000 tr/min. Si je comprends bien, pour une vitesse qui dépasse légèrement la vitesse de synchronisme, un débit plus important amènera davantage de couple donc de puissance.

[moulino51]

Bonsoir,

j'avais également calculé une vitesse de 380 tr/min et un Ns de 243 avec la méthode d'estimation des caractéristiques d'une turbine francis d'occasion mis à disposition sur ce forum.
L'hypothèse d'un rapport de 5 était juste pour l'exemple. J'ai actuellement une roue de 800 mm mais pas la roue qui ira sur la géné. Je pense donc avoir de la marge. Y-a-t-il un rapport idéal ou un rapport à ne pas dépasser? Avec un rapport de 2.63, soit une roue de 300 mm sur la géné, cela doit passer avec une géné de 1000 tr/min. Si je comprends bien, pour une vitesse qui dépasse légèrement la vitesse de synchronisme, un débit plus important amènera davantage de couple donc de puissance.

Bonsoir Tactic,

J'ai trouvé un ns un peu supérieur, voir tableau ci-dessus, mais cela dépend de l'exactitude des mesures D1 et D2.
La méthode est certes empiriques, mais constitue une bonne base de départ.

Pour le rapport idéal, je dirais :cela dépend, sur les transmission anciennes a courroies cuir on préconisait de ne pas dépasser un rapport de 1 a 3. (sauf sur courroies croisées)

Avec les transmission modernes, la donne change, avec pour exemple des photos de mon installation :
poulie turbine 51,4 T/min, et 275 cm de diamètre.
Courroie PolyV type M de 999,3 cm. (FP)
Poulie génératrice PolyV de 18 cm (fabrication France-Poulies)
Génératrice asynchrone en 750 t/min (occasion neuve)

Tourne actuellement en autoconsommation a demi puissance avec transmission directe,et par la suite avec un enrouleur et une nouvelle génératrice 750 t/min pour une utilisation a pleine puissance.
Arc d'embrassement actuel 110° et Futur, 230° maxi.

La transmission PolyV me divise presque par deux la tension sur les paliers.

J'ai recherché la simplicité et l'efficacité .

2011_octobre_-_visite_des_moulins_117 (2).jpg

2011_octobre_-_visite_des_moulins_118 (2).jpg

IMAG5507 - Copie.JPG

[tactic]

Bonsoir et mezrci pour vos conseils.
La roue de 800 mm a été fournie avec la turbine (simple courroie plate). Pour avoir moins de tirant sur les paliers, peut être devrais je acquérir un poulie 800 mm à gorge? Etant donnée la vitesse de rotation peut être pourrais même diminuer la roue (600 sur l'axe, 200 sur la géné avec un rapport de 3). Je n'arrive pas à la trouver dans les produits de france poulie. Pourriez vous m'indiquer un ou plusieurs fournisseurs proposant ce type de produit ? IL y a sans doute un surcout mais cela en vaut peut être la peine.
D'après vous Combien dois je compter (financièrement) pour une poulie sur axe la courroie PolyV et une poulie sur la géné (à la louche)
Merci encore

[moulino51]

La roue de 800 mm a été fournie avec la turbine (simple courroie plate). Pour avoir moins de tirant sur les paliers, peut être devrais je acquérir un poulie 800 mm à gorge? Etant donnée la vitesse de rotation peut être pourrais même diminuer la roue (600 sur l'axe, 200 sur la géné avec un rapport de 3). Je n'arrive pas à la trouver dans les produits de france poulie. Pourriez vous m'indiquer un ou plusieurs fournisseurs proposant ce type de produit ? IL y a sans doute un surcout mais cela en vaut peut être la peine.
D'après vous Combien dois je compter (financièrement) pour une poulie sur axe la courroie PolyV et une poulie sur la géné (à la louche)
Merci encore

Re bonsoir Tactic,

Conservez cette poulie de 800 mm est une bonne chose, aucun intérêt d'envisager plus petit, plus c'est grand et meilleur est l'adhérence.
Je récapitule : pour mon installation = grande poulie plate. Courroie PolyV qui ayant les dents tronquée, s'adapte bien a la poulie plate. Et poulie réceptrice obligatoirement en profil PolyV.
Pour ma petite poulie PolyV, 180 mm est le minimum autorisé pour la flexion de la courroie de type M (la plus grosse section)
Il est possible d'utiliser des tailles de courroies plus petites, cela est a calculer suivant la puissance.

Donc pour votre installation, conserver la poulie plate de 800 mm, et selon votre choix : soit une poulie plate avec courroie dito, ou toujours avec cette grande poulie plate, passer en PolyV type M avec petite poulie PolyV.

Coté prix exemple ma courroie 9993 mm type M + Poulie fonte 180 mm a moyen amovible = 998 € TTC Franco. Le choix et vite fait, vu les avantages du système !

Bonne soirée

Gérard

[tactic]

OK, je ne pensais pas que la poulie plate pouvait s'adapter à la courroie polyV. Merci pour l'info.
Bonne soirée