Turbines crossflow (Banki)

[djan]

Bonjour

La vanne d'une banki est le coeur de la turbine. de sa technologie dépend l'angle d'ouverture de l'eau qui frappe la roue et donc la dimensionement de la roue .
ce qui est sur, c'est que la tendance actuelle des grands constructeurs est de faire un angle élevé. (donc d'utiliser une vanne 'aile'. la moins pire des solutions)

comme d'ailleurs dumont le faisait pour sa turbine banki. (remarquez d'ailleurs son système de réglage du débit par rotation de la partie inferieur de l'injecteur).

Vanne de banki Dumont.jpg

depuis que 0ssberger à racheté cink dans les années 2005. le sytème guillotine de cink à été supprimé. cela veut bien dire que ossberger avait essayé et ne croyait pas en ce système.
sinon, Ossberger l'aurait gardé.!!!

cink fournit toujours les pièces détachées pour ses turbines fabriqué avant 2005. Heureusement pour les propriétaires de machines pure cink...
vous n'avez pas besoin d'une turbine de 87% de rendement pour l'afrique j'imagine,

le sytème de votre image 3D ne permet pas un angle d'ouverture suffisant et le carter posterieur est trop près de la roue.
Car, le jet repart grosso modo à 90° de l'angle médian d'entrée.
c'est pour cette raison, que lorsque l'eau arrive par le dessus, (ancienne Ossberger), ossberger prévoyait la carcasse assez éloigné de la roue afin d'éviter que le jet ne se fracasse contre la plaque trop près de la roue!!!!
ce qui n'arrive plus sur les turbines moderne d'aujourd'hui car le jet arrive à l'horizontal et tombe directement sous la roue dans le tube d'aspiration .
finalement comme sur la dumont de l'époque ou Jla etc... ou ossberger récentes.

[FABIEN 81]

Bonjour,
Le système Cink, est nettement mieux que celui d'Ossberger, Ossberger a abandonné ce système pour des raisons stratégiques et commerciales, aujourd'hui Irem en Italie, Straero Roumanie (gens très gentils, et qui paressent compétent …, j’ai passé une bonne journée hier avec eux !) fabriquent des turbines avec le volet Cink.Les deux sont nettement moins cher qu' Ossberger en plus!

Avantages Cink: pas de feuilles bloquées sur la directrice, le jet n’est pas divisé en 2 ou en 4(modèle 1:3/2:3) donc pas de tourbillons néfastes au niveau du jet inférieur, pas de changement d'angle d'attaque suivant l'ouverture, l’injection se fait au plus prés de la turbine, vitesse de rotation plus élevée, machine plus petite pour un même débit, meilleur rendement ,...
HGT doit avoir encore d'autres arguments ! Celles d' HGT sont nickel depuis 10 ans de service!

Suite a une remarque, du directeur général de Straero, j'aimerai avoir votre avis sur l’intérêt d'une turbine en inox par rapport a une turbine acier peinte epoxy ?
Lui n'en voit aucun, a part un prix plus élevé !
Cordialement,
Fabien

[Gerophil]

Salut !

Je ne pense pas que d'un point de vue rendement il y ai de grosse différences entre les 2 vannes, des données que j'ai sur les références des turbines CINK et Ossberger de la fin des années 90, ossberger est à 81 %, CINK à 82. Autant dire que c'est la même chose pour peu que certaines références aient été mal renseignées, d'ailleurs si vous avez des références turbine de chez ces constructeurs cela m'intéresse.
De plus, l'angle d'attaque doit quand même légèrement changer avec la vanne CINK sinon la vanne aurait une forme logarithmique et donc pas super pratique car le jeu entre la turbine et la vanne ne serait pas constant. Après, je ne vois pas trop pourquoi la turbine tournerait plus vite car cela signifierait une plus grande chute donc moins de.perte de charge, et c'est loin d'être prouvé !

Il semble que les vannes de type CINK ne soient pas abandonnées comme le dit fabien. On en trouve chez [url=http://%20www.irem.it/ENG/prodotti/20/4/0000000020/%20TBA_asynchronous_Banki_Turbines.html]IREM[/url], Smart-mechanics (qui bosse avec STRaero) et chez P&S Un argument de STRaero pour la machine plus compacte est que cela abaisse le centre de gravité de la machine ainsi que sa fréquence de résonance. Néanmoins, STRaero fait aussi des systèmes 1/ 3,2/3,1 via des encoches dans la vanne CINK qui ont l'avantage d'être symétrique par rapport au système d'ossberger mais qui doivent quand même créer des turbulences néfastes.

A mon avis, le choix n'est pas purement technique, Ossberger s'était engagé dans cette voie car ils avaient les moyens de production pour faire leur vanne. Celle de Cink n'était ni meilleure ni moins bonne donc aucune raison de switcher sur celle-ci. Peut-être aussi qu’Ossberger avait davantage de perspectives d’évolution avec leur vanne qu’avec celle de CINK.

Pour ce qui est du projet de turbine pour l'Afrique, en effet le rendement ne fait pas tout et si ça se joue à 1% le critère de choix sera plutôt la robustesse du mécanisme et sa facilité d'entretien. Pour cette raison je pencherais plus du coté CINK

Enfin, je ne sais pas pour le coup de l'acier Inox ou la peinture mais la réponse m'intéresse ^^
Cordialement,
Gerophil

[djan]

Bonjour, félicitation pour votre acquisition.

J’adore la turbine banki, elle réveille toujours les passions !!!

Le système Cink, est nettement mieux que celui d'Ossberger, Ossberger a abandonné ce système pour des raisons stratégiques et commerciales.
Ce qui est sur, c’est qu’ils en sont propriétaire, et du brevet également, si Cink en avait déposé un… de plus, lors d’un positionnement commercial sur un site en concurrence avec d’autres turbine possible, Kaplan ou Francis. Ossberger doit se battre pour se positionner… évidement, dès qu’ils annoncent leur rendement, le client y réfléchit à deux fois. Surtout lorsque qu’il n’en possède pas déjà une ! car il ne connait pas encore tous les autres mérites de cette turbine qui compensent les inconvénients de son rendement moindre. Je peux vous dire que 1% de plus sur une Banki, çà vaut de l’or en terme d’image de marque. C’est pour cette raison que je ne crois pas en votre argument.
aujourd'hui Irem en Italie, Straero Roumanie (gens très gentils, et qui paressent compétent …, j’ai passé une bonne journée hier avec eux !) fabriquent des turbines avec le volet Cink. Les deux sont nettement moins cher qu' Ossberger en plus!

Certainement, ils ne visent pas la même clientèle (en terme de puissance) et les mêmes performances en terme de rendement.
Avantages Cink:
pas de feuilles bloquées sur la directrice, le jet n’est pas divisé en 2 ou en 4(modèle 1:3/2:3) donc pas de tourbillons néfastes au niveau du jet inférieur,
Tout à fait

Pas de changement d'angle d'attaque suivant l'ouverture,
Non, l’angle d’attaque est déterminé par la vitesse du rotor, l’angle de ses aubes et l’équation de la spirale du déflecteur de l’injecteur quelle que soit la vanne amont.
L’injection se fait au plus prés de la turbine,
pour moi, c’est la même chose pour tous les constructeurs sauf si on ne parle pas de la même chose., ,

vitesse de rotation plus élevée,

çà c’est comme pour une Pelton, c’est le fabriquant qui décide du diamètre de sa roue, en générale les fabricants on deux ou trois diamètres et ils font toute leur gamme de machine avec…
machine plus petite pour un même débit, meilleur rendement,
Oui en effet, tous les fabricants le savent, le but dans une banki, c’est de réduire le diamètre au maxi pour avoir la vitesse de rotation maxi. Sauf qu’a un moment, pour passer le débit, il faut augmenter l’angle d’ouverture sur la roue, et puis l’arbre finit par gêner le flux, donc on augmente la largeur du rotor, mais la, ce sont les frottements sur les aubes qui commencent à poser problème !!!

La conception d’une bonne banki n’est qu’histoire de bon compromis, au delà de l’analyse des équations de construction du rotor. Dans ce domaine, l’expérience des poids lourd du domaine et de leur labo d’essai (sans nommer ossberger) est irremplaçable et cela leur apporte toujours un avantage.
HGT doit avoir encore d'autres arguments ! Celles d' HGT sont nickel depuis 10 ans de service!
Rien à dire, La turbine banki est très très fiable.

Suite a une remarque, du directeur général de Straero, j'aimerai avoir votre avis sur l’intérêt d'une turbine en inox par rapport a une turbine acier peinte epoxy ?
Lui n'en voit aucun, a part un prix plus élevé !
D’après les photos de leur site, Ossberger peint ses rotors (cela limite le frottement eau/pale) comme le revêtement dans un conduite forcée acier
il y a beaucoup d’intérêt à utiliser le matériau le plus résistant possible avec une rugosité la plus faible possible sur une banki. (surtout plus cher !!). acier allié ou autre.
Au delà d’une meilleure tenue face à l’érosion, une résistance à la flexion plus grande, permet de faire des aubes plus fine, il y a moins de rigidificateurs intermédiaire sur le rotor, on peut passer un couple supérieur à diamètre égale de rotor donc faire un arbre plus petit et passer plus de débit.

La meilleur marque de turbine banki sera toujours celle qui répond le mieux au compromis qualité/prix /particularités du client.
Elle a l’air pas mal et pas cher la turbine banki de Moktar au Pakistan.
http://www.mukhtiarengg.com/photos.html
Je vous envoie une vidéo de ma vieille banki si je la remets en marche un jour, une Ossberger. !!!
Djan

[moulino51]

Bonjour Djan,

Pas top l'écriture en rouge :o

Le rouge est utilisé pour la correction (comme a l'école) et uniquement utilisé par l'administrateur souvent pour rappel a l'ordre en cas de conflit.
Le vert est utilisé par l'équipe de modération.

Plutôt utiliser le bleu, bien plus lisible.

Bonne journée

Gérard

[djan]

bien noté pour le code couleur

Dicton du jour

Il est très facile de construire une turbine banki qui convertie de l’énergie hydraulique en énergie mécanique.
Il est plus difficile de construire une bonne turbine banki.
Il est très difficile et cela est très onéreux de construire une très bonne turbine banki.

(mais dans ce cas là, autant acheter une kaplan double réglage chez DB ou Ticapix)
Sauf si le génie civil de votre site ne permet que l’installation d’une turbine à action pure.
Pas de place pour un aspirateur par exemple ou bien niveau aval constant toujours hors crue.

Petit message pour les arpettes en stage chez Alstom.
Dans votre mémoire de stage, à un moment ou à un autre, il faudra bien que vous justifiez les formes de votre roue comme le fait comme il le peut l’ingénieur arpette de chez Jla dans son mémoire.
Là, il y a deux solutions, ou bien vous dites, « d’après les formes des constructeurs du domaine patati patata on à fait çà».

De mémoire, l’ingé Jla disait d’après M.Villot et sa grande expérience patati patata. Rien ne vous empêche de faire pareil.

Ou bien vous êtes des grands, et vous faites honneur à l’industrie française, c’est à dire que vous pondez les courbes nécessaires et suffisantes voir un programme (fortran etc) qui vous déterminent l’adéquation idéale entre la forme de votre rotor et les matériaux et process employés pour un rendement.
C'est-à-dire, sans rentrer dans les détails, entrée : chute, débit, matériau, cout de prod , surface mouillée du rotor
En sortie, largeur, diamètre, nbres d’aubes, de flasques, diamètre de l’arbre.
Une petite programmation devrait pouvoir tourner en boucle jusqu’à une solution viable( car dans notre cas les sorties redeviennent des entrées).
Un conseil, ne chercher pas à fixer le diamètre, pour tourner vite vite vite. (comme on le fait pour essayer de se synchroniser avec le réseau )
de toute façon, une banki ne tourne pas très vite, dans 90% des cas , cela va se finir avec poulie courroie….
Innover du coté de la vanne, il y a toujours une autre solution que personne ne fait et qui mérite d’être testé ;
Bon courage à vous,

[dB-)]

Bonjour,

j'ai repeint en bleu le message de Djan !

Cordialement

dB-)

[Gerophil]

Re,

Il est tout à fait possible de programmer un processus d'optimisation sur le sujet et à vrai dire ce n'est pas vraiment le problème. (quoiqu'il arrive qu'il y ai des bugs dans les itérations)
A l'heure actuelle, si l'on s'y prend comme ça pour trouver une turbine "optimale" on lance le calcul et on revient dans 300 ans pour avoir la solution. La simulation numérique des écoulements au sein d'une turbine est très lourde niveau temps cpu (pour peu que l'on veuille des résultats potables) et n'est pas forcément fiable. (hypothèses, modèle utilisé, ...)
Un modèle numérique (pour la simulation d'écoulement) d'une turbine Banki, somme toute assez simple, demande plusieurs millions de noeuds de calculs et parfois jusqu'à quelques heures pour converger sur des grosses config. Or dans un processus d'optimisation de base, il faut refaire ce calcul à chaque itération ! (et il faut parfois 500 itérations pour obtenir un résultat)
Donc la seule solution viable pour le moment est de faire varier les paramètres un par un à la louche et de regarder les effets afin d'essayer d'aller vers une "meilleure'" turbine.
Si je résume, là vous demandez carrément un problème d'optimisation multi-objectifs (rendement, résistance mécanique, dimensions minimales, ..) avec une bonne dizaine de paramètres d'entrée (largeur turbine, rayon 1 et 2, nombre de pales, diametre rotor, nombre de flasques intermédiaire, cout, ...). Autant dire que là ce n'est pas 500 itérations qu'il faudra, mais surement 10000 :s

En école d'ingé, on a eu à traiter ce genre de cas sur une tuyère de réacteur avec 4 paramètres de forme en entrée et 1 seul critère en sortie et en connaissant la solution optimale. On a pu remarquer qu'il était très difficile de la retrouver (limite des modèles numériques utilisés) et que dans certains cas ça pouvait prendre beaucoup de temps (quelques heures)

J'imagine que tous les ingés rêvent de pouvoir utiliser ce genre de méthodes mais ce n'est pas à l'ordre du jour ou alors sur des projets plutôt simples et avec beaucoup de moyens. Le bon coté de la chose c'est que les éditeurs de logiciels commencent à prendre l'aspect optimisation en compte dans leurs logiciels et que ça devrait être prêt le jour où les ordinateurs auront la puissance necessaire ! (un peu plus sur l'optimisation )

Gerophil

EDIT : Pour le coup de la solution de facilité de l'ingénieur ayant bossé pour JLA. On devrait aussi se baser sur les ouvrages de référence pour avancer car un stage de fin d'études d'ingénieur ne dure que 6 mois et donc nous n'aurons pas le temps de tout faire. (déjà que l'on doit se former aux logiciels que l'on utilise !)

[HGT]

Bonsoir,

Je confirme les propos de FABIEN 81 ( car nous étions ensemble ) de la gentillesse , de leurs compétences et surtout de leur passion. De plus ils fabriquent les turbines à la demande et en fonction des désirs de l’acquéreur.Pour avoir travaillé avec des turbines ossberger et des turbines Cink,les deux sont excellentes mais j'ai une nette préférence pour les CINKS pour les raisons de FAB 81 mais en plus pour la simplicité mécanique du volet et de la régulation car chez OSS double commande.


Cordialement.

[djan]

Bonjour Hgt
en effet c'est toujours plus pratique et moins cher de commander une seule manette.

il serait interéssant de voir avec cink si dans le cas ou le client insiste, il sont pret à reconstruire une vrai cink pour un client ponctuel.

d'autre part, j'ai refais tous les calculs dans tous les sens pour ta jla.
je pense que c'est sans appel, je pense que ton rotor est un poil trop court.
sans faire chuter rapidement ton rendement, cela ne sert à rien de la faire tourner plus vite; pour moi, elle tourne déjà à la bonne vitesse à 5tr près
(de mémoire, à partir de 2/3 d'ouverture, je ne sais plus si c'est en plus ou en moins).


Bonjour Gerophil.

tout à fait d'accord avec toi en ce qui concerne les essais possible avec un logiciel de mécaflux par élément finis.
d'une part, il te faut un logiciel qui te fait du double fluide air eau ( peu de personne utilise cela....althom) (pas comme l'anime ridicule du site roumains ou la simulation est faite rotor complétement immergé )
ce qui n'est pas le but dans une banki.....

d'autre part, même si ton outil 3 D te permet de faire varier automatiquement ton modéle pour différentes valeures de diametre, largeur et nombre d'aubes etc, et automatiser le lancement des calculs.
si tu veux de bons résultats, il ne faudra pas etre radin sur le maillage etc, etc, ce n'est pas viable comme solution.


en revanche

la suite dès que je trouve le temps de répondre