Généralités sur les turbines et calculs

[moulino51]

Bonjour Agri,

Pour une installation simple, les capteurs a la grille ne sont pas utiles.idem pour les capteurs de T°

Oui pour l'asservissement des directrices au débit, en fait classiquement, c'est une régulation du niveau amont.

Capteur de position angulaire de la commande des directrices.

Capteur vitesse génératrice : oui

Le logiciel de Mr Mendret est téléchargeable sur son site, ou il le propose aussi a l'achat (modique) en CD Rom.

Gérard

[ericnoharet]

Bonjour,

Pour le logiciel, il faut aller à la page téléchargement, lien ci-dessous

http://www.hydroroues.fr/telecharg.htm#TELECHARGEMENT

Pour l'automatisme, faire simple surtout au début.

Un capteur de niveau en aval de la grille suffit. Il sert à régler l'ouverture des directrices.

Si la grille se colmate, "l'automatisme" referme un peu plus les directrices pour avoir le niveau fixé.
(en fait c'est comme cela sur 90% des petites centrale que je connais ou "l'usinier" passe tout les jours.)

La vitesse de la génératrice, obligatoire pour faire le couplage réseau.
(je met souvent deux capteurs inductifs (redondance) pour cette mesure et entrée comptage sur l'automate.)

Pour le niveau du barrage, il est fonction du niveau de consigne de la "chambre d'eau" et de la section du canal.
Une fois le réglage de niveau de la chambre d'eau fait, cela se régule tout seul.

J'avoue avoir eu quelques cas très pointus, mais sur des configurations assez particulières. Dans ce cas, artillerie lourde coté régulation, avec méga algorithmes de traitements (excusez moi pour les gros mots)

Salutations
Eric

[PERRET]

Bonsoir ericnoharet,

si je suis d'accord pour faire simple, il n'en est pas de même pour l'emplacement des sondes de niveau commandant le débit turbiné (directrices pour les Francis, pales pour les Kaplans).

La régulation de la turbine doit être asservie au niveau du bief. D'où 2 sondes TOR - NB - NH - du bief amont.
En effet une prise de niveau derrière la grille va refermer la turbine au fur et à mesure du colmatage de celle-ci d'où perte de production alors qu'il y a de l'eau.

Prévoir une sonde à N.B. l'aval de la grille qui mettra la turbine en éclusée (pas envisageable sur tous les sites), ce qui a pour effet, le plus souvent, de dégager la grille et de nettoyer la turbine. Remise en service sur le N.H. de la sonde amont. Si l'opération peut-être rapide, elle passe inaperçue.

Mieux, au lieu d'arrêter la turbine (mise en éclusée) , la perte de charge à la grille met en service un dégrilleur.

Mieux encore, prises de niveau amont et aval de la grille par sondes analogiques - on en trouve maintenant à prix possible ( ± 200 € ) - attaquant deux entrées analogiques de l'automate et, utilisant la fonction comparateur différentiel, on met en service le dégrilleur.

Encore mieux encore, une sonde TOR sur le niveau aval de la rivière qui arrête la turbine, et ouvre en grand les vannes de décharge.
En effet, dès qu'il a crue, la rivière charrie un tas de saletés qui obstruent les grilles et font travailler inutilement le dégrilleur. Sans compter l'arbre ou la souche qui risquent venir se coincer dans la grille.
D’ailleurs la chute utilisable diminue et le peu de gain de production espéré ne justifie pas les ennuis prévisibles.

N'importe comment, il faut prévoir, surtout pour les petites turbines, un arrêt périodique pour évacuer les feuilles ou herbes qui peuvent s'accumuler sur les aubes, parfois sur les directrices, limitant le débit turbinable et diminuant également le rendement.

Par ailleurs, la sonde N.H. du niveau du bief peut-être utilisée simultanément comme N.B. de la ou des vannes de décharge.

Lexique :
TOR = Tout ou Rien - le niveau de l'eau actionne un contact ( Flotteur à ILS par exemple )
N.H. = Niveau Haut - de l'eau
N.B. = Niveau Bas - de l'eau

[ericnoharet]

Bonjour,

Attention, si la régulation se fait sur le niveau du bief, on risque d'aspirer de l'air sur la turbine si un colmatage intervient

Cela est déjà arrivé, un gros paquet de feuilles qui arrive d'un coups après le départ du gardien.

Heureusement, pas trop de mal, la turbine c'est arrêté en défaut de "retour d’énergie" qui ne se réarme pas tout seul !
Mais sur une autre ou ce système n’était pas installé, le palier à cassé et tout c'est bloqué, avec pas mal de casse.

Bref je prend le niveau en aval des grilles ! puis après je regarde le colmatage ou autres éléments

Faire simple pour le début, niveau haut et bas aval grille ou niveau haut et bas de sécurité et sonde analogique toujours en aval de grille.

Salutations
Eric

[Ticapix]

Bonjour,

Si on veut faire simple, on ne met qu'une sonde , derrière les grilles, comme ça pas de souci.
Puis quand on devient moins pauvre, on peut mettre une seconde sonde devant les grilles, puis si on devient riche et que le canal d'amenée est long on peut avoir intérêt à mettre une troisième sonde au barrage, ce qui permettra d’intégrer les pertes de charges du canal et ne jamais perdre d 'eau.

Enfin quand on devient vieux on peut même mettre une sonde à l'aval, ce qui permet d'avoir la chute sans se déplacer.

Cordialement
TG

[MHEC]

Bonjour à tous,

Attention, si la régulation se fait sur le niveau du bief, on risque d'aspirer de l'air sur la turbine si un colmatage intervient. Mais sur une autre ou ce système n’était pas installé, le palier à cassé et tout c'est bloqué, avec pas mal de casse.

Non, pas d’accord, je n’ai jamais vu de la casse avec des grilles colmatées. Si votre centrale a été créée par un VRAI professionnel, le béquet de la turbine sera supérieur à la perte de charge que j’estime à 300 mm au MAX.

Si perte de charge > 299 mm = ARRÊT TURBINE (perte de charge niveau 3).

Comme cela a été dit plus haut, en automatisme, l’idéal (et ce n’est pas plus compliqué que de faire simple) c’est l’installation de 3 sondes :
- No :1 dans le bief
- No :2 derrière les grilles et devant la turbine.
- No :3 dans le canal de fuite.

Pour ceux, qui comme moi, non pas de dégrilleur, c’est la sonde No2 la plus importante.
Pourquoi ? En supposant que les grilles se colmatent (perte de charge niveau 1), afin d’éviter une perte de charge trop importante, cette sonde No2 va prendre le relais sur la No1 qui sera déconnectée de façon temporaire, elle va commander les directrices (ou pales pour la Kaplan) afin de réduire la puissance de la turbine en fonction du colmatage des grilles.

Une fois que le Gardien aura nettoyé les grilles, la sonde No1 reprend du service et le cycle repart comme si de rien n’était.

Bonne journée.

PV

[ericnoharet]

Bonjour,

@MHEC

Je ne sais pas ce que c'est un bequet, ni ou cela se trouve. C'est vrai que j'ai uniquement des centrales avec des turbines Francis
et au dessus de 10 mètres de chute.
Donc juste une "chambre d'eau" (réservoir) au bout d'un canal et qui part dans une conduite forcée.

Une sonde, c'est plus simple que trois !

Salutations
Eric

[PERRET]

Bonsoir,

il ne faut pas s'égarer, ce dont je parle et connais bien sont de petites installations "Au Fil de l'Eau". - voir page 5 -
Effectivement les problèmes sont différents si nous avons affaire à de la moyenne ou haute chute avec conduite forcée.
Là d'autres solutions que celle que j'ai mentionnée peuvent et probablement être envisagées.

Chaque installation est un cas d'espèce et il n'y a pas, comme de turbines, une solution "passe partout"

[jpdesm]

Lu dans "Histoire d'un pionnier de l'hydraulique mondiale : Neyrpic" de Anne Dalmasso et Eric Robert :

"Le laboratoire, en étroite collaboration avec l'ingénieur Reiffenstein et les bureaux d'études de NBPP (Neyret-Beylier-Piccard-Pictet) réussit également à mettre au point des turbines tourbillon qui offrent de très bons rendements, pour une dimension et un poids relativement modestes. L'originalité du principe réside dans l'utilisation d'une bâche spirale qui permet de former un vortex régulier, et de canaliser l'eau jusqu'à la roue. NBPP réussit à créer un système de réglage du tourbillon et du débit en plaçant, à l'entrée de la bâche, une pale directrice mobile permettant d'influer sur l'angle des veines liquides. Difficiles à faire breveter aux Etats-Unis, en Angleterre et en Allemagne, où les examinateurs contestent le caractère innovant du principe, ces turbines économiques connaissent d'abord un certain succès. En 1934, leur vente représente plus de 7% du chiffre d'affaires de l'entreprise. Des licences sont également octroyées à d'autres constructeurs, comme les ateliers de Chamilles (1934) ou Riva (1935). Toutefois, limité à de faibles puissances unitaires, ce type de moteur tombe rapidement dans l'oubli à la fin des années 1930, lorsque de nouveaux aménagements hydroélectriques très ambitieux commencent à être programmés. Concentrée sur ses "tourbillon", l'entreprise néglige à cette époque l'essor d'un nouveau modèle de turbine, les Kaplan, qui utilise des roues en forme md'hélice de navire, et qui commence à remporter de notables succès pour les aménagements de très basse chute."

Apparemment, les rédacteurs de cet historique n'ont pas lu le brevet de Reiffenstein, lequel comporte déjà la mention de la pale mobile. Il n'est pas très surprenant que les brevets NBPP, s'ils ne portaient pas sur des améliorations de la dite pale ou de sa commande, n'aient pas été jugés recevables. Il est donc possible que le manque d'intérêt pour cette solution vienne en fait d'un problème de propriété industrielle : que les brevets originaux de Reiffenstein aient été jugés trop coûteux en royalties, ou que les ingénieurs de NBPP se soient sentis un peu vexés de ne pas réussir à faire passer leurs propres brevets (tentatives de se démarquer du brevet original ?) hors de France. Et l'évolution du marché vers les grosses puissances à la fin des années 30 a sonné le glas de cette solution, laquelle était pourtant très intéressante pour les petites puissances. Lorsque Neyrpic est revenu à la micro ou mini hydraulique dans les années 1970, tout le staff technique des années 1930 avait été renouvelé et la solution "Tourbillon" était passée dans les oubliettes.

Serait elle entrain d'en sortir ?

[djan]

interréssant.

pour infos, il est certains que Nerpic a continué très longtemps après les années de faire des basses chutes kaplan en bache beton.
car j'ai des plans des années 50...

cependant, j'ai terminé un petit utilitaire informatique qui me donne l'angle d'attaque ( tan alpha= vitesse méridiènne sur vitesse tangentiel) de l'eau sur la roue en pilotant les formes de la bache spirale logarythmique ( comme préconisé par Nerpic dans les document plus haut).

il en ressort quelque chose d'interressant. une tres faible variation de dimenssion influe énormément sur cet angle. et là attention les dégats.. pour trouver la vitesse de rotation.

donc je serais plutôt partisan de ce que tu avais écrit plus haut, "nerpic voulait avoir juste à tous les coups..."
Donc sur une francis c'est risqué sauf si on passe au laboratoire toutes les trubines!!!
alors qu'une kaplan double réglage, on peut rattraper le coup. directement sur le site avec la régulation;

d'ailleurs, on peut tellement ratraper le coup que dans les réalisations des années 50, ils ne n'embetent même plus avec la spirale logarythmique.
une simple spirale à oeil tracé au compa fait l'affaire.