Le Moulin d'Aillevans

[tojoe999]

Je suis surpris que je n'ai pas eu une suggestion sur la manière d'éviter l'excavation d'un tube d'aspiration de la turbine et la façon de minimiser la construction.

Je m'attendais à être dit que je dois:

(a) installer une turbine siphonique

(b) installer une turbine à tube incliné

(c) installation d'une turbine de grand diamètre, comme VLH, qui ne nécessite pas un tube d'aspiration

(d) installer une turbine à vis d'Archimède


I am surprised that I did not get some suggestion on how to avoid excavating for a turbine draft tube and how to minimize construction.

I had expected to be told that I should:

(a) install a syphonic turbine

(b) install an inclined tube turbine

(c) install a turbine with a large diameter such as VLH, that does not require a draft tube

(d) install an Archimedes Screw Turbine



Tony M.

[djan]

il y a des docs interessantes. Merci
pour ce qui est du triangle des vitesses sur une hélice en pas variable. idem voir le site Dive.
pour ce qui du logiciel de conception de l'aspirateur coudé, cela à déjà été étudié depuis 80ans et les aspirateurs construit par les grands laboratoires fonctionnent.... personellement, j'aurais préféré une étude du type "au lieu de réinventer la poudre, numériquement, (ce qui est de toute façon moins qu'un essai réel de laboratoire) et bien testons numériquement les aspirateurs existants des grands noms de l'hydro et comparons les....." puisque la base existe pour travailler..

pour ce qui est du choix d'une turbine axe verticale de Ns rapide, çà se défend. après, il faut aller jusqu'au bout...chambre suffisament dimensionnée, aspirateur coudé bien déssiné et conçu dans les regles de l'art...

pour la vitesse variable, je l'ai déjà dit, de mon point de vue, cela doit être une solution en complément d'une technologie classique synchronisé au reseau.
reste à connnaitre l'hydro du site, la variation de chute, la colline rendement réel de la turbine en place pour savoir en combien de temps l'armoire est payée... (tarif hiver été, etc)

Encore merci pour vos docs.

[ericnoharet]

Bonjour,

Merci pour toute ces photos et documents, beau travail !

Concernant le calcul du "meilleur" aspirateur, vous presentez le tube coudé forme vaiseau sangin comme le meilleur resultat de l'etude.
C'est faux, il s'agit du meilleur cas avec un coude, une section ronde, et une longueur definie.
Le "logiciel" à besoin de beaucoup de parametres de depart "fixes" pour ensuite pourvoir calculer l'optimum.

L'optimum d'un cas particulier, ce n'est pas forcement le meilleur.

Vous allez dire que je chipote, mais j'aime bien etudier le detail.

Eric

[dB-)]

Bonjour,

chaque moulin est un cas particulier, une solution valable pour l'un ne l'est pas forcément pour l'autre

Le problème de base, ce n'est pas le choix de telle ou telle solution, c'est une fois de plus l'archaïsme et le frein permanent de nos administrations, qui agissent comme un entonnoir, au lieu de favoriser la production d'énergie renouvelable, c'est pourquoi la France (qui reste au niveau de nos indécrottables élites totalement pro nucléaire) a le bonnet d'âne au niveau de l'Europe.

- après bien des discussions, Tony arrive à obtenir une autorisation de 200 kW, au lieu des 75 à l'origine : chapeau quand même !
- mais il doit respecter l'ancien emplacement de la turbine : bief d'amenée, bâtiments, évacuation
- impossible par exemple d'installer une VLH au niveau du seuil même, ce qui aurait été beaucoup plus simple et efficace
- d'après ce que j'ai compris, on lui interdit même d'entretenir les canaux ! (ça me paraît incroyable, à vérifier)
- tout est fait pour freiner le raccordement électrique : coût, paperasses, délais, rebondissements de dernière minute
- des solutions exorbitantes sont exigées pour la circulation piscicole, alors que l'Ognon est sujet depuis des siècles à des crues gigantesques qui recouvrent d'un bon mètre toute la région, justement pendant la période de frayage (à croire que c'est fait exprès) et pendant lesquelles les poissons ont tout loisir de franchir les 'obstacles' en passant par les champs

Le rapport sur la variation de vitesse cité dans un message précédent (l'étude en question a été confiée au cabinet d'architectes KWI, site Web kwi.at, pas vraiment des fans de micro installations), est révélateur de la politique Européenne : remplacer à terme le nucléaire, par autant, et si possible plus, d'énergies renouvelables, avec des projets pharaoniques, centralisés, et complètement délirants, sans réduire en rien notre train de vie :

- énormes surfaces photovoltaïques dans le désert : ni plus ni moins qu'une nouvelle colonisation, avec bien sûr un fort interventionnisme pour obtenir la paix sociale. Selon le consortium industriel Desertec, couvrir 0,3 % des déserts en panneaux photovoltaïques suffirait à subvenir à l'ensemble des besoins électriques de la planète ... Virons donc les bédouins et chameaux, place, place, manants, on arrive !
- des centaines d'hectares de centrales éoliennes offshore en Mer du Nord : à terme rien moins que 300 GW prévus sur 2030 ...
- des projets de champs sous marins d'hydroliennes, des nouveaux barrages géants à construire dans les vallées
- une interconnexion par de gigantesques lignes THT, à travers terres et mers, de la Norvège au Sahara (c'est sans danger, sans pertes, et très beau)
- une extension du concept au niveau Smart Grid

Donc une fuite en avant, avec toujours plus d'énergie, plus de centralisation, plus de contrôle et d'asservissement des populations, au lieu de promouvoir la sobriété énergétique, les petites productions réparties, voire les micro productions individuelles et la maison à énergie positive

L'organisme "Energie" ( http://ec.europa.eu/energy/index_en.htm ), c'est un budget qui se chiffre en milliards d'Euro sur les dernières années, avec une volonté affichée de renforcer la compétitivité de l'Europe en matière d'énergies, pour devenir un leader au niveau mondial dans les prochaines années, rien que ça ! Donc on va surpasser la Chine, l'Inde, les USA, etc ... c'est une course affichée à la production (et donc à la consommation)

On est très très loin du meunier qui voudrait juste produire un peu d'énergie, pour lui ou pour la vente, sans avoir à louer un bulldozer pour déplacer la montagne de paperasses qu'on lui demande, et on est très loin aussi des micro-centrales de 500 kW ou même 10 MW, là rangez vos clés à molette, on joue dans la cour des grands !

On peut aussi remarquer l'inefficacité totale de nos administrations, avec d'une part des organismes Européens qui font tout pour "effacer" les seuils des rivières (pour mieux évacuer les pesticides, engrais, etc... qu'on continue à déverser à gogo en toute légalité), et d'autres organismes qui essaient de promouvoir l'hydroélectricité ... A moins que ce ne soit simplement une volonté de détruire à terme tous les petits moulins, pour mieux construire de grosses centrales ...

Bon, désolé, ça part dans tous les sens ...

Pour revenir au sujet :

- utilisation d'une petite turbine hélice à vitesse variable : l'un de mes clients a installé une turbine simple hélice PowerPal, axe vertical, prenant 1.4 m3/s sous 3.50 m, donnant environ 41 kW à l'arbre à 530 tr/min, en chambre d'eau, aspirateur conique droit, avec distributeur réglable, transmission par courroies trapézoïdales XP, génératrice asynchrone Leroy Somer 1000 tr/min, variateur régénératif 4 quadrants Leroy Somer et injection réseau : il est satisfait du fonctionnement, et a pu réaliser sur environ 2 ans différents essais de variation de vitesse, le variateur étant piloté par automate, avec liaison Web, enregistrements, etc ... : je vais essayer d'avoir quelques informations.

Armoire puissance et régulation vitesse variable.JPG

- sinon j'ai eu la chance de tester hier, avec Tony, et mon gamin qui était aux commandes de la boite à boutons, le fonctionnement des vannes et de la commande de vannage de la turbine : c'est extrêmement impressionnant de voir cette turbine (conçue quand même pour encaisser 1 MW ...) démarrer, et l'ensemble turbine / PMG tourner, dans un silence de cathédrale ! Différents essais (à très faible débit pour l'instant, l'installation n'étant pas en charge), avec variation de niveau de la chambre d'eau, ont aussi pu démontrer l'étanchéité de l'aspirateur, ce qui est déjà encourageant, et l'absence de tout échauffement anormal. Mais ce n'est pas à moi de parler de tout ça !

dB-)

[tojoe999]

La fonction d'un tube d'aspiration à turbine

The Function of a Turbine Draft Tube



La fonction principale d'un tube d'aspiration est de récupérer l'énergie cinétique de l'eau qui sort de la turbine.

Elle le fait en réduisant la vitesse de l'eau et la génération d'un vide partiel sous la turbine. Ce vide partiel tire plus d'eau à travers la turbine.


The main function of a draft tube is to recover the kinetic energy in the water that exits the turbine.

It does this by reducing the velocity of the water and generating a partial vacuum under the turbine. This partial vacuum pulls more water through the turbine.

VLH_Draft_Tube_(JPEG).jpg

Conical_Draft_Tube_CFD (JPEG).jpg

Il est possible de calculer l'énergie cinétique qui est dans l'eau qui sort de la turbine .

It is possible to calculate the kinetic energy that is in the water that exits the turbine.

Exit Velocity Head (JPEG).jpg

Une feuille de calcul Excel simple est attaché à fait ce calcul.

L'énergie cinétique est exprimée en m de l'eau - la tête équivalent (cascade) de l'eau en mouvement.


A simple Excel spread sheet is attached with does this calculation.

The kinetic energy is expressed in m of water - the equivalent head (waterfall) of the moving water.


Une turbine avec un coureur (hélice) diamètre de 1,8 m et un diamètre de moyeu de 0,6 m et un débit de 10 mètres cubes par seconde, a une vitesse de sortie de 4,42 m / s. L'énergie cinétique est équivalente à une tête (chute) de 1,0 m.

A turbine with a runner (propeller) diameter of 1.8 m and a hub diameter of 0.6 m and a water flow of 10 cubic metres per second, has an exit velocity of 4.42 m/s. The kinetic energy is equivalent to a head (waterfall) of 1.0 m.


C'est le cas au Moulin D'Aillevans avec la turbine ZDT03-LM-180.

La tête (chute) est de 2,5 m, donc l'énergie sortant de la turbine est de 40% de l'énergie potentielle totale.

C'est pourquoi il est si important d'avoir un tube d'aspiration qui est aussi efficace que possible.


This is the case at Moulin D'Aillevans with the ZDT03-LM-180 turbine.

The head (waterfall) is 2.5 m, therefore the energy leaving the turbine is 40% of the total potential energy.

This is why it is so important to have a draft tube that is as efficient as possible.


Remarque: Si une turbine très grand diamètre est utilisé, par exemple, 3 m de diamètre avec un moyeu 0,6 m, le% de l'énergie potentielle totale qui reste dans l'eau qui sort de la turbine est de 4% seulement.

C'est le cas d'une turbine VLH grand, donc il n'a pas besoin d'un tube d'aspiration.

J'ai pris la décision, principalement pour des raisons financières, d'utiliser une plus petite turbine et d'installer un tube d'aspiration.


Note: If a very large diameter turbine is used, e.g. 3 m diameter with a 0.6 m hub, the % of the total potential energy that remains in the water that exits the turbine is only 4%.

This is the case with a large VLH turbine, hence it does not require a draft tube.

I made the decision, mainly on financial grounds, to use a smaller turbine and to install a draft tube.


Tony M.

[tojoe999]

Protection du réseau électrique

Protection for the Electrical Network


Il s'agit d'une exigence standard du ERDF que tous les équipements générant être empêché d'endommager le réseau électrique.

Ceci est documenté dans un document ERDF:


It is a standard requirement of ERDF that all generating equipment be prevented from damaging the electrical network.

This is documented in an ERDF document:


"Étude de la protection de découplage pour le raccordement d’une production décentralisée en HTA"

http://www.erdfdistribution.fr/medias/D ... ES_10E.pdf

Page 4:

Sites de puissance inférieure à 250 kVA dont le raccordement est envisagé en HTA
Dans ce cas, la protection de découplage peut être :

ou bien une protection externe de type B.1,
ou bien une protection intégrée aux onduleurs ou sectionneurs automatiques de l’installation et conforme à la DIN VDE0126-1-1 ou DIN VDE0126.

J'ai lu la documentation de mon onduleur ABB et est venu à la conclusion qu'il satisfait à toutes les exigences relatives à la protection du réseau. Je viens d'apprendre que je m'étais trompé - une petite surprise (3.5k €) à la dernière minute.

ERDF exiger un équipement de protection supplémentaire externe comme MICOM P922G.

J'ai choisi le variateur ABB car il est utilisé par des turbines VLH, une entreprise très connue en France. ABB est une société d'ingénierie avec une longue histoire et une réputation pour la fabrication de produits industriels de haute qualité ..

Quand j'ai d'abord contacté ABB France pour acheter un onduleur, le chef de produit ABB m'a dit que ABB avait conclu un accord exclusif avec VLH et qu'ils ne pouvaient pas vendre l'onduleur ot tout autre fabricant de turbines.

J'ai fini par persuader le vendeur ABB pour me donner une proposition de prix (devis). J'ai vécu (habité) et a travaillé en Amérique du Nord pour la plupart de ma vie à travailler, ce comportement a été un choc culturel pour moi.

ABB France n'a pas me tromper. Ils peuvent avoir été économe de l'information.

J'ai vécu (habité) pendant huit ans, à Ottawa, Canada - honte sur moi pour ne pas apprendre à parler le français comme un Québécois.

quand à Rome fais comme les Romains.

J'aurais dû apprendre mieux le français. J'aurais dû poser plus de questions. Comme toujours, les erreurs étaient entièrement mienne.




I read the documentation for my ABB inverter and came to the conclusion that it met all the requirements for network protection. I have just learned that I was mistaken - a little surprise (€3.5k) at the last minute .

ERDF demand extra external protection equipment such as MICOM P922G.

I chose the ABB inverter because it is used by VLH turbines, a very well known company France. ABB is an engineering company with a long history and a reputation for producing high quality industrial products.

When I initially contacted ABB France to buy an inverter, the ABB Product Manager told me that ABB had an exclusive agreement with VLH and that they could not sell the inverter ot any other turbine manufacturer.

I eventually persuaded the ABB salesperson to give me a price proposal (devis). I lived (dwelled) and worked in North America for most of my working life, this behaviour was quite a cultural shock to me.

ABB France did not mislead me. They may have been economical with information.

I lived (dwelled) for eight years in Ottawa, Canada - shame on me for not learning to speak French like a Québécois .

when in Rome do as the Romans do.

I should have learned better French. I should have asked more questions. As always, the errors were entirely mine.


Tony M.

[Ticapix]

Bonjour,

Le simple fait que la mise en eau ait été faite avec succès et que tout à l'air de tourner rond, cela mérite un TRES TRES grand BRAVO Tony !

Et cela quel que soit les résultats ultérieurs, ce sera une autre histoire.

En effet
Bravo Tony pour avoir investi dans ce Moulin (alors que probablement beaucoup l'ont visité mais n'ont pas osé l'acheter)
Bravo pour avoir récupéré un fondé en titre de 200 Kw ce qui n'est pas évident pas les temps qui courent
Bravo pour avoir osé acheter en Chine, (et je sais de quoi je parle)
Bravo pour avoir surmonté les difficultés de votre chantier ( beaucoup auraient baissé les bras et abandonné)
Bravo également pour oser avoir des idées différentes de la pensée unique et là encore je sais de quoi je parle pour subir tous les jours ou presque des critiques au sujet des sources d'approvisionnement de notre petite entreprise.

Même si je pense que je n'aurai pas fait fait le même montage que vous et ce quelque soit le résultat final, je suis sûr qu'il y aura une grande quantité d'informations utiles à garder de votre installation.

Maintenant j'ai hâte de voir comment se comporte votre "Bébé"

Cordialement
TG

TG

[djan]

pour revenir aux hydrocones;

sympa les différents modèls mis en diapo sur la page d'index.
on reconnait bien le type A installé par tony

perso, sans hésité, je préfere le type C....

[tojoe999]

Sélection du tube d'aspiration de la turbine

Selecting the draft tube for the turbine

Le choix final pour le tube d'aspiration de la turbine a été le tube d'aspiration Hydraucone.

Je tiens à expliquer comment cette décision a été prise.

La forme la plus simple pour de tube d'aspiration est un cône.

Il a été constaté (par expérience, l'expérience et les calculs) que 6 degrés est l'angle maximal du cône pour empêcher l'écoulement de l'eau se détache des parois du cône.

La turbine à Moulin D'Aillevans (ZDT03-LM-180) a un diamètre de 1,8 m. Un cône de 6 degrés, est de 16 m de long pour avoir un diamètre de sortie de 3,5 m et une vitesse de sortie de 1 m / s.

Ce cône aurait une longueur de 9 fois le diamètre de l'orifice d'entrée

Un cône est de 16 m de profondeur serait impossible de construire. Il devra être plié dans la forme d'un coude. La profondeur de l'excavation à la flexion est d'au moins 2,4 x d.

2,4 x 1,8 m = 4,32 m. C'est au-delà de la profondeur d'excavation paractical entre les deux bâtiments anciens.

Une feuille de calcul Excel simple pour calculer la dimension du cône est fixé.

S'il vous plaît essayez-le et laissez-moi savoir ce que vous trouvez.

La prochaine étape est de trouver une alternative au cône et le tube d'aspiration en forme de coude et de la façon de vérifier ses performances.


The eventual choise for the draft tube for the turbine was the Hydraucone draft tube.

I would like to explain how this decision was reached.

The simplest shape for of draft tube is a cone.

It has been found (by experience, experiment and calculations) that 6 degrees is the maximum angle of the cone to prevent the flow of the water becoming detached from the walls of the cone.

The turbine at Moulin D'Aillevans (ZDT03-LM-180) has a diameter of 1.8 m. A cone, of 6 degrees, is 16 m long to have an exit diameter of 3.5 m and an exit velocity of 1 m/s.

This cone would have a length of 9 times the diameter of the inlet

A cone that is 16 m deep would be impractical to build. It would have to be bent into the shape of an elbow. The depth of excavation to the bend is a minimum of 2.4 X d.

2.4 x 1.8 m = 4.32 m. This is beyond the paractical excavation depth between the two old buildings.

A simple Excel spread sheet to calculate the dimension of the cone is attached.

Please try it and let me know what you find.

The next step is to find an alternative to the cone and the elbow shaped draft tube and how to verify its performance.

Draft_Tube_Calculation_A_(JPEG).jpg

Draft_Tube_Calculation_B (JPEG).jpg

Draft_Tube_Calculation_C (JPEG).jpg

[tojoe999]

Le tube d'aspiration Hydraucone

The Hydraucone Draft Tube

Dans le début du 20ème siècle, âge d'or de l'aménagement hydroélectrique, il y avait beaucoup d'expérimentation et de débat sur ce qui était la meilleure forme de tube d'aspiration pour une centrale hydro-électrique.

Le tube d'aspiration conique a été largement déployée jusque-là sur les turbines motrices installations mécaniques.

Un homme, William M. White, a proposé un tube d'aspiration très simple. Il est basé sur un jet d'eau frappant une plaque plane. White a suggéré que c'était la méthode la plus simple pour changer la direction d'un corps de l'eau en mouvement.

Le tube d'aspiration proposée par White, il suffit de suivre la forme de l'eau en heurtant la plaque plane.


In the early 20th century, a golden age for hydro-electric development, there was much experimentation and debate about which was the best form for draft tube for a hydro-electric station.

The conical draft tube had been widely deployed up to then on turbines driving mechanical plants.

One man, William M. White, proposed a very simple draft tube. It was based on a jet of water hitting a flat plate. White suggested that this was the simplest method for changing the direction of a body of moving water.

The draft tube proposed by White, simply followed the shape of the water as it hit the flat plate.

White_Patent_(JPEG).jpg

White a nommé son nouveau projet de tube de La Hydraucone. Il a obtenu un brevet américain pour qu'il en 1917.

White named his new draft tube The Hydraucone. He obtained a US patent for it in 1917.

Hydraucone_at_Niagara_Falls_Power_Company (JPEG).jpg

Un grand tube d'aspiration, de la conception Hydraucone, a été installé sous une turbine Francis (37500 H.P., 27500 kW), à Niagara Falls en 1920.

A large Draft Tube, of Hydraucone design, was installed under a Francis turbine (37500 H.P., 27500 kW), at Niagara Falls in 1920.


Un contemporain de White était Lewis F Moody. Moody pensé que l'idée d'un flux éclaboussures d'eau contre une plaque plane est l'idée la plus ridicule qu'il ait jamais entendu.

Moody proposé que la direction de l'écoulement de l'eau doit être changée lentement et en ce qu'un cône doit être insérée dans le tube d'aspiration. Moody était une Personne Très Sérieuse et son design est devenu plus poular, même s'il y avait peu de preuves expérimentales pour elle.

A contemporary of White was Lewis F Moody. Moody thought that the idea of splashing a stream of water against a flat plate was the most ridiculous idea he had ever heard.

Moody proposed that the direction of the water flow should be changed slowly and that a cone should be inserted into the draft tube. Moody was a Very Serious Person and his design became more poular, even though there was little experimental evidence for it.

White_versus_Moody_Hydraucone_Draft_Tube_(JPEG).jpg

page1-220px-Moody_Draft_Tube_PDF_II.pdf[1].jpg

220px-Moody_spreading_Draft_Tube,_Churchill_River,Saskatchewan,_Canada[1].jpg

Durant les années 1920, il y avait un débat de longue date entre White et Moody dans le Journal de la Société Americal of Mechanical Engineers - c'était comme une guerre de religion avec des idées bien arrêtées sur les deux côtés.

La Tennessee Valley Authority (TVA) a construit deux types de tube d'aspiration et constaté qu'il y avait très peu de différence.

Pour les turbines à très gros il est moins coûteux de creuser un tube d'aspiration profonde sous la forme d'un coude. Il est devenu le modèle dominant.


During the 1920s, there was a long running debate between White and Moody in the Journal of the Americal Society of Mechanical Engineers - it was like a religious war with strong views on both sides.

The Tennessee Valley Authority (TVA) built both types of draft tube and found that there was very little difference.

For very big turbines it is cheaper to excavate a deep draft tube in the shape of an elbow. It became the dominant design.


Tony M.

(L'Hérétique Hydraucone de Haute-Saône H.H. H.-S.)

(The Hydraucone Heretic of Haute Saone H.H. H.-S.)