Turbines Francis

[dB-)]

Encore moi,

oui oui oui, en effet,

N2 = 158 * racine (2,8 / 2) = 187 tr/min H.T. (et non 221 T.T.C. comme je l'ai d'abord écrit, j'avais rajouté 19,6% de TVA , merci moulino51)

qu'est-ce qu'on rigole quand même ... Mais bon, par ces temps de rigueur, pourquoi pas appliquer la TVA sur les tr/min ...

Donc, plus sérieusement, votre turbine sous 2,8 m de chute, et tournant à 187 tr/min, devrait absorber 1,77 m3/s mais comme vous n'avez que 1 m3/s à lui mettre sous la dent, vous fermez les directrices pour ne pas abaisser trop le niveau d'entrée et la faire tourner dans l'air.

Du coup, elle tourne à 1/1,77 = 56% de sa puissance, c'est à dire que vous n'êtes pas vraiment au sommet de la courbe de rendement (qui est plutôt dans les 80 à 90 % de puissance), mais ce n'est pas une catastrophe.

Actuellement vous avez 178 tr/min en charge, personnellement je laisserais comme ça.

Si vous voulez vraiment améliorer tout cela, il faudrait changer de turbine pour une plus petite : mais quelle sera la rentabilité d'un tel changement ?...

dB-)

[PERRET]

Bonsoir,

Turbine Francis en chambre d'eau, rénovation soignée, mise en service en juillet, dont le Propriétaire avait les caractéristiques (sur un plan).

Réinstallée sur la même rivière, pratiquement même chute nette (± 1,45 m au lieu de 1,5 m).

Résultats : peu conformes à la logique ou aux calculs.
- Puissance : + de 20 % des caractéristiques connues figurant sur le plan.
- Bien que la vitesse turbine soit presque correcte (102 t/mn au lieu de 98), composante giratoire à la sortie très importante, la turbine tourne trop vite, il faudra probablement changer la poulie de la génératrice.
- Débit : difficile à mesurer, donc non connu, idem pour le rendement, puisque l'on ne connait pas le débit turbiné.
Si on augmente l'ouverture des directrices (la puissance maxi est à 50 % de l'ouverture maximum), le débit turbiné augmente dans de grandes proportions, la puissance maxi ne change pratiquement pas.

DENISE - Transmission 02_2.JPG

Moralité : ne pas prendre comme argent comptant les caractéristiques figurant sur un plan.
Il vaut mieux faire tourner plus lentement que trop vite.
Sur une Francis toujours faire attention à la présence ou non d'une composante giratoire à la sortie, à l'optimum, pas de composante aux 3/4 ou 7/8 de l'ouverture maximum pour la chute la plus fréquente.

Autre exemple : turbine Kaplan double réglage :
Puissance indiquée sur le plan d'installation : 160 CV sous 3 m de chute nette.
Résultats, quand il y a suffisamment d'eau : 220 CV sous 2,55 m de chute nette

[Ticapix]

Bonsoir,

Je confirme il est préférable de tourner plus lentement que trop vite par rapport à la vitesse idéale.
Exemple concret
Turbine Francis d'occasion installée sous chute variable de 1.5 à 3.2 m
Losrque j'ai été questionné, la turbine tournait à 115 tours/min et produisait 135 kw à fond. C’était la puissance attendue par le propriétaire des lieux sauf qu'il lui semblait que la machine avalait beaucoup d'eau occasionnant une perte de charge au passage des grilles de presque 10 cm.
Après calculs et élucubrations plus ou moins empiriques ( prise de mesure de la roue, comparaison avec les profils type cf planche de C Perret, similitude et aide du logiciel de M Mendret.....) j'ai proposé 73 tours, le propriétaire n'a trouvé qu'une poulie pour 78 tours.
Résultats : la puissance maxi n'est que de 132/133 kw, mais la turbine prend beaucoup moins d'eau ce qui lui permet de faire tourner une seconde petite machine à coté d'environ 25/30 kw pour des débits quasi identiques, mais surtout, fait le plus remarquable, il a gagné ++ en durée de fonctionnement. En effet auparavant , la turbine s’arrêtait de produire quand la chute baissait à 1.9/2 m .
Aujourd'hui à 1.3/1.4 il produit encore.

Pour mémoire Dumont avait l'habitude de codifier ses turbines avec deux chiffres style 75 / 2500 ce qui voulait dire que la turbine devait tourner à 75 tours/ min et " avaler" 2500 l/s sous une chute de 1 m. Ensuite la loi de similitude aidant , il était assez facile et fiable de connaitre les caractéristiques sous une autre hauteur.

Bonne soirée

Thierry

[From]

Chers tous

Une fois encore une foule de réflexions et d'exemples extrêmement intéressants.

Thierry, il y a bien sur le plan de ma turbine un code de ce type (Il me semble FHOS xx/ XXXX), mais je n'ai pas les plans sous les yeux, je vais me jeter dessus la semaine prochaine et regarder avec la formule de Didier.

M. Perret sous la photo de l'installation vous précisez que la génératrice est montée sur silent blocks : Pouvez vous m'en donner les caractéristiques, car mon installateur, à qui j'en avais parlé il y a fort longtemps car il me semblait que ça pouvait améliorer le confort avait tordu le nez en marmonnant que ce n'était pas une bonne idée. Je n'étais pas allé plus loin en pensant que c'était non avenu mais vous me redonnez espoir !

Bon il me reste à regarder mes plans et à rechercher cet composante giratoire en sortie (sans savoir précisément la tete que ça a : j'imagine que c'est un truc qui tourne !).
Bah je ferai un petit film !

Merci encore de vos reflexions, ce forum est un vrai havre de science !

Bonne journée

F

[PERRET]

Bonsoir From,

J'avais préparé une réponse détaillé, avec plans et photos, avec plusieurs cas de figure. Fausse manœuvre, tout est parti... où ?
Et je n'ai pas envie de recommencer.
Plus simplement indiquez moi la position de la génératrice. Une photo est bienvenue. Cela m'évitera de traiter tous les cas de figure. Les solutions sont multiples.
J'ai été pris une fois, lors de ma première installation. Depuis, je le fait systématiquement. Toujours très efficace. Certaines génératrices sont bruyantes, d'autres moins. Pourquoi ?
Mais ça l'on ne le sait qu'après... Quand on est réveillé à 6 h du matin par le Propriétaire qui n'a pas dormi. Mais c'est une autre histoire.

Sur la photo mise sur le forum le 5 septembre, on n'entend pas du tout l'ensemble fonctionner dans le salon contiguë. P = 14 KW

Pour la composante giratoire, quand l'occasion se présentera, je ferai une photo ou une vidéo et vous pourrez vous rendre compte de l'aspect à la sortie de l'aspirateur.

[guemas]

Sympa de nous faire partager cette aventure.Dommage qu'il n' y ai plus d' eau dans la rivière où j' envisageait de faire la même chose.

[Gilles21]

Bonsoir Eric
A l'occasion des journées du patrimoine, nos pérégrinations nous ont menés à Chatillon ( musée, vase de Vix ) et aux alentours.
Nous sommes passés voir votre moulin ( qui est très beau ) en espérant vous trouver.....Espérance déçue, en fait de personnage, nous n'avons trouvé que la R4L garée devant.
Nous nous sommes permis de faire le tour du moulin et j'espère que vous ne nous en tiendrez pas rigueur.
Malgré les tracasseries administratives, ce serait vraiment dommage d'abandonner votre projet.
Bon courage à vous.
Cordialement
Gilles G

[rodo]

Sympa la petite histoire du professeur Kaplan!

Calcul de la poussée axiale d’une turbine et de la capacité de charge axiale d’un roulement tenu par manchon de serrage :

Merci pour vos expérience de montage de roulement avec manchon de serrage et de l’estimation de la poussée axiale, si j’applique la formule de l'estimation de la poussée axiale ça au cas de M. Perret cela confirme que le manchon de serrage assure un maintient axiale largement suffisant du roulement dans ce cas :

Poussée axiale estimée = (surface roue)x(H arbre roue à niveau aval)x0.3 à 0.6
=Pi x (0.455/2)² x 2 x 0.6=0.195t=195kg

D’après SKF la capacité de charge axiale d’un roulement à rotule sur billes monté sur un manchon de serrage sur un arbre lisse sans épaulement intégré dépend du frottement entre le manchon et l'arbre. La valeur approximative de la charge axiale autorisée peut être déterminée à l'aide de la formule :
Charge axiale maximale admissible (kN)=0.003 x largeur du roulement (mm) x diamètre d'alésage (mm)
=0.003 x 40 x 80
=9.6 kN = 9600N = 960 DaN = 960 kg

Palier en régule :

Se repose la question de refaire les paliers régulés plutôt que de mettre des roulements :
Je poste séparément dans le sujet « Palier bronze » qui parle déjà de réfection de palier lisse.


Remarques courroies crantées :

Du coup, j’envisage de garder la poulie plate d’origine et de repartirais sur des courroies plates (la longueur limitée des courroies crantés ne me permettant pas de mettre la génératrice hors de porté des crues historiques).

L’intérêt théorique que je voyais aux courroies crantées (=courroies synchrones) résidait dans :
-rendement comparable à une courroie plate pouvant atteindre 98% (apparemment le rendement des courroies en V est plus mauvais de plusieurs points du à l'effort de coincement), de plus le rendement d’une courroie synchrone varie peu avec la tension alors que pour les courroies où la puissance est transmisse par adhérence le rendement peut fortement chuter si la tension n’est pas optimale.
-tension beaucoup plus faible pour la courroie crantée
-courroie et poulie plus petite à puissance équivalent donc le prix doit se compenser au final. Dans mon cas une courroie de 55mm de large transmettrait aisément les 25kW.

[dyhne]

Butée ?
suite à la remise en etat de plusieurs turbines ,voici l'expérience que j'ai pu en retirer :
Les roulements à 'tonnelets' peuvent tres bien convenir pour remplacer les butées et les paliers de turbinne.
Il est important de bien dimensionner le systeme.
En genéral ,la formule simplifée surface du rotor X pression de la Hauteur de chute Totale suffit pour trouver l'effort.
Ne pas oublier de monter des bagues de calage dans le boitier de roulement butée(un seul sur l'axe ?) pour eviter les déplacements axiaux.
Il est IMPERATIF de lubrifier ces roulements à l HUILE s'il reprenne un effort axial (recommandations SKF).
Ne pas négliger (ou même oublier ?)une bonne étanchéité du boitier ?
Ne pas s"etonner d'un echauffement de ces roulements plus élevé que si uniquement effort radial .
La durée de vie est assez impressionnante :de 120 à 150 000H sans problemes .
Le cout est bien moindre que de trouver un atelier compétant pour les paliers lisses.
Il est cependant parfois nécessaire d' augmenter le diametre d'origine de l'axe avec une bague
pour atteindre une capacité d'effort suffisante avec un roulement plus gros.
Ce sont des roulements que l'on trouve assez facilement de stock.
(Les delais pour une butée a billes equivalente etaient de ...18 mois et un prix exorbitant )
Autre avantage :Gain de 2KW sur une puissance de ~ 37 Kw.
Par contre,au niveau bruit,c'est un rien différent .
Quand c'est possible,faites vous aider par un mecanicien habitué à monter des roulements de bonnes dimensions.Il y a un tas de précautions
à prendre au montage.(formation de plusieurs mois chez certains fabricants ?)
Allez,courage et bon travail.

[rodo]

Du coup là je suis vraiment partagé entre refaire les paliers en régule et mettre des roulements !
Il faudrait presque un post : palier lisse vs roulement !!!!

Palier lisse :
-Eternel ! : J’ai visité ce weekend 2 centrales EDF de 1000 et 500kW du début du siècle qui tourne depuis presque 100ans avec des paliers lisses… (les mêmes depuis 100ans, ça je ne sais pas, qui se rappellerait d’un palier refait il y a 30ans !)
-Les supports de paliers n’ont pas besoin d’être modifiés, on sait que c’est assez dimensionné comme c’était.

Roulement :
-Eternel !? (vous annoncez tous des durée de vie en dizaines d’année et plus comme les paliers lisse)
-Rendement+++ : quelqu’un confirme l’expérience de Dyhne du gain de puissances en passant des paliers lisses aux roulements. Parce que là : gagner 2kW sur 37 (5%) je signe tout de suite !!!

Dyhne : Merci pour les conseils. Des roulements à « tonnelet » : ce sont des roulements à rotule sur rouleaux ? Les maintenez vous sur l’arbre avec un manchon de serrage ?