Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour Ticapix et meilleurs voeux d'usinier pour cette année 2011,

En fait (si je comprends bien), les turbines Kaplan existent en deux "modeles" avec des rendements sensiblement différents :
- les Kaplan simple réglage dont est équipé notre moulin
- les Kaplan double réglages (d'après ce que je comprends il s'agit d'un système de réglage de l'orientation des pales plus fin qui permet un meilleur rendement notamment dans les petits débits).

En pièce jointe un graphique illustrant la différence de rendement entre les deux systèmes appliqué à notre moulin.

Il faut revenir en AR.

Une turbine Kaplan (du nom de son inventeur), c'est une turbine double réglage soit: pales et distributeur mobiles. Cette turbine s'adapte très bien aux variation de débit et procure donc un gain de production dans la mesure où le débit utilisable varie.

En gros une Turbine Kaplan possède un rendement > à 80 % entre 30% et 100% d'ouverture , avec un maxi de presque 90 %

A l'origine (avant Kaplan) on avait des turbines hélice fixe et distributeur mobile , ces turbines avait un rendement qui dégringolait +++ en dessous de 60%/70% d'ouverture
Après Kaplan certains constructeurs ont proposé pour des raisons de coût, des semi-kaplan c'est à dire distributeur fixe avec pales mobiles. La courbe de rendement d'une telle machine se situe entre la Kaplan et l'hélice et conserve un rendement correct jusqu'à 50% d'ouverture.

Voilà pour l'historique.
Quelle est ta turbine actuelle ?


Ticapix

Merci pour le petit cours (bien nécessaire)!
Du coup, je comprends mieux le sens de votre première question ...
Je suis bien incapable de répondre dans l'immédiat, je vais donc prendre des infos en amont pour les communiquer prochainement (je ne suis qu'un comptable qui s'intéresse aux affaires de mon père).
Cela dit, je vous joins une photo de la turbine au cas ou ...

Bonsoir Olivoo,

Vu la photo, il s'agit d'une hélice simple réglage.

Je n'emploi pas le qualificatif de Kaplan, qui est pour une turbine en double réglage comme indiqué par Ticapix.

En bout de l'arbre de sortie, on vois nettement le joint tournant et le tube hydraulique qui actionne le vérin de commande des pales.

Du moins c'est ce que je vois.

A moins que ce ne soit tout simplement pout le graissage du palier ?

Donc voir s'il y a une pompe hydraulique a l'origine du tuyau !

Si oui, c'est bien une hélice a pales variables.

A mon avis, et vu le cout, de la modification que vous envisagé, il vaudrait mieux laisser l'installation comme elle est.

Surtout si vous avez un site sous-équipé ? ou un hydrogramme de débit régulier ?

Bien cordialement

Gérard

Bonjour,

Je reviens avec un complément d'informations (ca m'évitera de vous faire perdre votre temps...)
Effectivement, il s'agit bien d'une turbine à pales orientables uniquement. Il n'y a pas de distributeur.
Apparemment, la terminologie pour ce genre de machine n'est pas très claire (Kaplan simple, semi Kaplan, Hélice à pales orientables ...), mais peu importe.
Ticapix, je peux maintenant vous confirmer que nous sommes bien dans la deuxième hypothèse que vous envisagiez. Il n'y a pas de distributeur dans la turbine.
Je peux donc préciser ma question :

- cout d'un distributeur (importé de Chine par exemple) et installation par entreprise Française
- cout d'une sous-traitance complète de l'installation d'un double réglage de la turbine

Une petite précision: nous envisageons ces travaux dans le cadre de l'arrêté rénovation du contrat H07 et nous préférerions faire des travaux utiles plutôt que d'être obligé de jeter de l'argent par les fenêtres de notre moulin ...

Caractéristiques techniques :

Diametre de la roue: 600 mm
Vitesse : 600 tours minutes
Débit : 1.8 m3 /s
Chute nette : 5.20 mètres
Conduite forcée : 1 mètre de diamètre

Pas de problèmes d'accessibilité au site.

Olivier

Bonjour,

un petit commentaire de plus ! ça ressemble en effet à une semi Kaplan avec distributeur fixe (ou pas de distributeur) et pales d'hélice orientables !

Solidement construite (les tiges filetées sur la gauche doivent bien résister à quelques dizaines de tonnes de traction !), mais pas vraiment optimisée au niveau du coude, que je trouve un peu "rude" et taillé à la hache ! Sûrement quelques tourbillons ici et là.

Sur les 4 raccords hydrauliques que l'on voit sur la photo, je pense qu'il y a :

• - en haut au centre le réglage d'incidence des pales de la roue
  - en haut à gauche le graissage du palier supérieur, avec sûrement un joint d'étanchéité : l'arbre serait directement dans l'eau, et non dans un puits.
  - en bas à droite le graissage du palier inférieur, à travers un bras peut être placé sous l'hélice, et fixé au niveau du raccord inférieur (plancher)
  - en haut à droite une prise de mesure de pression ou de purge ou autre

Vous indiquez 1,8 m3/s et 5,20 m de chute, soit une puissance hydraulique disponible d'environ 90 kW, ou environ 70 kW à l'arbre : mais le diamètre de la poulie motrice et la largeur de la courroie semblent difficilement pouvoir passer 70 kW.

A votre place, je ne m'embêterais pas à modifier cette turbine, vous allez travailler beaucoup pour récupérer au mieux quelques kW à charge partielle, mais peut être en perdre quelques uns à pleine charge. Avant tout, il faut ouvrir la trappe de visite, examiner l'hélice et le palier inférieur : éventuellement, s'il y a de la place juste au dessus de l'hélice (après le coude), vous pouvez ajouter un distributeur fixe interne, mais il faut l'étudier sérieusement : nombre de pales, inclinaison, positionnement par rapport à l'hélice, possibilité de nettoyage, etc... pour ne pas vous retrouver avec un rendement plus mauvais qu'actuellement, ou des vibrations.

Et à mon avis, écartez l'idée d'ajouter facilement un distributeur réglable : avec cette turbine sous bâche il faut que tous les axes sortants soient étanches, un vrai Binz !

Si vous êtes satisfait de cette turbine à pleine charge (elle qu'elle produit donc bien 70 kW à l'arbre ?), et que ce n'est qu'un problème de charge partielle, il serait peut être plus simple et moins couteux d'ajouter une seconde turbine plus petite, à coté.

Si maintenant la turbine est déjà sous dimensionnée, mieux vaut peut être la remplacer qu'essayer de la modifier.

Cordialement

dB-)

Bonjour dB-),

Quelques petites précisions sur la centrale (qui est à l'arret depuis quelques années et que nous souhaitons redémarrer prochainement).
La centrale en l'état actuel doit produire 80 Kw/h (PMAX) lorsque le débit de la riviere est à au mois 1.8 m3 (statistiquement sur les dix dernières années : 30 jours /an). Pas top, mais bon ...
Je suis loin d'être un expert sur le sujet mais la passion me gagne petit à petit (je sais qu'il y a du boulot!) ... et je me sert du petit guide hydro +++ (téléchargé ici) comme livre de chevet !
Du coup, j'ai pu obtenir la courbe des débits classés pour notre moulin et j'ai ensuite associé à ces débits les rendements d'une turbine "Kaplan simple" et ceux d'une "Kaplan double" (terminologie extraite du petit guide cité ci-dessus).
Les données mises sur un graphique, je trouve la différence éloquante (je joins le fichier complet).
Je me suis peut etre trompé quelque part (et dans ce cas, je compte sur vous pour me corriger), mais j'espère bien que l'opération rapporte plus que 3 kw/h !

Cordialement.

Olivier

Bonjour à nouveau,

je ne parlais pas ci-dessus des turbines dans le cas général, mais juste de celle en photo, c'est déjà bien assez compliqué comme ça !

Je doute de voir un Wattmètre indiquer 80 kW électriques à la sortie de cette installation (ça fait un rendement global de 90% avec 5,20 m de chute et 1,8 m3/s), mais je me trompe peut être : cette installation à été solidement construite, mais apparemment pas optimisée, et il faudrait examiner la roue (ou plus simplement les relevés de production) pour en dire plus.

Dans le cas général, il est sûr que remplacer une turbine simple réglage par une double réglage permet de mieux exploiter les faibles débits.

Cordialement

dB-)

Sur une Kaplan simple réglage , Goulut et Borne, installée en 1945, diamètre de la roue ± 1,20 m, axe horizontal, il est relativement facile, puisque prévu à la construction, de la transformer en double réglage.
Il est nécessaire pour cela :
- Débloquer les directrices qui sont fixes, éventuellement refaire des axes ;
- Faire un cercle de vannage en mécano soudure ;
- Usiner des biellettes de commande des directrices ;
- Mettre en place 1 ou 2 vérins pour commander le cercle de vannage.
- Revoir l'automatisme de la turbine.

Sur cette turbine c'est réalisable parce que le support des directrices est prévu d'origine commun pour Francis - Hélice - Kaplan simple ou double réglage.
Rien n'est impossible, il est nécessaire néanmoins d'avoir de solides compétences en mécanique
Bien que votre machine ne soit pas très grosse, j'éviterai de m'y attaquer.

Par contre je ne suis pas hostile à prévoir une modification de la transmission de façon à prévoir 2 vitesses de rotation de la turbine en fonction du débit turbiné.
Facile à réaliser - jeu de poulies étagées - et peu coûteux.
Permet de diminuer la composante giratoire à la sortie de la roue lorsque les pales sont refermées, d'où une amélioration sensible du rendement aux faibles débits.
A étudier.
Regarder pour cela le diagramme topographique d'une turbine Kaplan, ce qui peut donner dans votre cas une idée de la vitesse à choisir aux faibles débits.
Éventuellement utiliser ensuite les formules de transposition pour adapter à votre machine.

Bonjour
J'ai visité ce moulin dans l'Aveyron. Je regrette un peu mais c'etait trop loin de chez moi.
La turbine est assez récente. Et il est vrai que le débit de la rivière est un peu faible.
Sauf que pour moi c'est 6,2 à 6,4m de chute. Je viens de le verifier encore sur le site ign.

Il y avait avant une autre turbine qui doit encore y etre. Peut etre la renovation d'une petite turbine (en plus du degrilleur absent) est à regarder.
Bonne rénovation.
Pierre