Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour à tous,

je suis nouveau sur ce forum et je souhaite vous faire partager notre expérience et savoir-faire dans le domaine de l'hydroélectricité.
Fondée en 1983, Alliatech propose à toute l'industrie les solutions Belzona, Une gamme complète de polymères, appliqués manuellement, pour la réparation et la préservation des machines, des équipements et des structures. Ces solutions non conventionnelles, développées depuis des décennies, permettent de :
Préserver les équipements, prolonger leur durée de vie;
Réduire les temps d'arrêts;
Simplifier les procédures de maintenance;
Améliorer le rendement (pompes, turbines, réducteurs etc…);
Réduire les frais d'entretien;
Trouver des solutions de maintenance fiables et économiques.

Nous disposons de nombreuses références dans le domaine hydroélectrique consultables en cliquant sur le lien ci-après: http://fr.calameo.com/read/0001384837d0d67a676e8

notre site internet avec toute notre gamme de produits et solutions: http://www.alliatech.fr

je vous remercie pour votre attention et me tiens à votre disposition pour tout complément d'information.

Cordialement.

Jérôme LEMESTRE
mail: j.lemestre@alliatech.fr
tel: 02 40 94 82 83

bonjour,
je m'appelle Patrice GULOT, j'ai eu le meme problème que vous avec un bruit de siphon comme une baignoire qui se vide, nous avons résolu le problème juste en jetant un ballon en plastique d'enfant qui évite la formation du siphon.
c'est tout simple, mais ça marche.

Bonjour,

Ah que voilà une Géni Al'idée !! Le ballon doit naturellement venir se placer à l'endroit de l'entonnoir qui se forme, et boucher le début d'aspiration !!

Simple et efficace !

Merci pour cette astuce !!

dB-)

Une petite chose à vérifier, il se peut qu'il s'agisse d'une torche de haute charge ou de surcharge.
Ce type de phénomène qui entre dans la longue série des problèmes de cavitation entraîne souvent des variations de charge axiale sur le pivot (butée axiale) et des problèmes de pompage de courant.

Essayez de vérifier la qualité du courant et si vous sentez un pompage basse fréquence (torche de surcharge autoexcité) avec des variations cycliques.
Sinon il peut s'agir d'une torche de haute charge (phénomène entrainant des variation de puissance aussi mais plus haute fréquence entre 2F0 et 6F0).
Les deux phénomènes créent des bulles qui s'organisent en poches.
Une diminution de la charge en agissant sur le vannage supprime le phénomène en général.

Retour d'expérience

Coupable : Turbine Kaplan double réglage, correctement installée.

Caractéristiques constructives:

Chute nette : 3 m
Puissance : 160 CV sur l'arbre - 108 KW aux bornes de la génératrice.
Débit : 4600 l/s
Vitesse de rotation : 215 t/mn - d'où vitesse spécifique ns = 689

Remarque : le débit absorbé par une turbine Kaplan double réglage dépend essentiellement de l'inclinaison des pales de la roue.

Défaut constaté :

En hautes eaux, la chute nette descend à 2,65 m. Impossible d'obtenir, en agissant sur les pales, directrices ouvertes au maximum, plus de 90 KW aux bornes.
Si on augmente l'inclinaison des pales, donc le débit turbiné, on constate une instabilité périodique de la puissance, très visible sur l'ampèremètre à aiguille et bruits anormaux.

Solution :

Nettoyage du bief aval en 1990, ce qui a permis de passer d'une chute nette de 2,65 m à 2,85 m en hautes eaux. La puissance aux bornes est alors passée de 90 à 145 KW (± 220 CV), le débit turbiné à + de 6800 l/s en hautes eaux pour un ns de 860 et stabilité parfaite. Cela a néanmoins nécessité de modifier la ventilation de la génératrice.

Avant l'intervention sur le bief aval, j'avais pu examiner cette roue Kaplan, en acier, qui présentait alors des traces de cavitation très marquées sur les pales.
Ces pales avaient été déjà rechargées - mal - puis remises en état -, je suppose correctement, en 1985.

Moralité :

La vitesse de rotation d'une turbine, pour une chute donnée, est très importante.
Si la roue tourne trop vite, et c'était le cas en hautes eaux par suite du relèvement du niveau aval, la turbine risque de caviter - et c'était le cas - avec tous les désagréments qui en découlent.
Je pense aussi que, par suite d'une mauvaise régulation ou pas de régulation, cette turbine avait dû fonctionner longtemps avec un niveau amont anormalement bas. Ce qui n'arrangeait certainement pas les choses.

CP

Bonjour,

Tout à fait d'accord sur le fait que le calage en vitesse est primordial en revanche sur les causes du problème je ne suis pas d'accord.

1) Le vitesse spécifique d'une roue ne change pas avec la chute , elle reste identique pour une ouverture donnée puisque que cette vitesse spécifique est déterminée par le profil hydraulique.
Ici si on prend les caractéristiques Hn 2,85 débit 6800 et Vitesse 215 t/min => Ns 860 avec une roue d'après mes calculs d'environ 1m35 de diamètre

2) Si une roue cavite (c'est à dire dépression trop importante dans l'aspirateur) une des solutions admise par tous les hydrauliciens consiste à "l'enfoncer" c'est à dire la placer le plus bas possible à l'aval. Donc si la roue cavitait avec 2,65 m de chute, elle devrait caviter encore plus sous 2,85 m.

3) une variation de chute de 20 cm n'entraine en théorie qu'une adaptation minime de la vitesse pour une même roue qui est fonction de la racine carrée de la hauteur de chute donc ici passer de 2,65 <=> 2,85 n'augmente ou diminue la vitesse que de 7 tours/min ce qui est négligeable puisque pour une Kaplan double réglage, il faut une variation de près de 40% de chute pour entrainer une variation de rendement de plus de 2%, que l'on peut effectivement rattraper par une adaptation de la vitesse.

Et alors que c'est-il passé ?

Hypothèses

- La roue a été refaite en 1985 et bien refaite
- La hauteur de chute s'est améliorée autant à l'aval (curage) qu'à l'amont (meilleure régulation de niveau) ce qui a pu faire gagner 40 cm soit près de 15% de chute efficace en plus. ( cela est fréquent suite à la mise en place d'une bonne régulation de niveau)
- La régulation et je pense que c'est là le plus important est maintenant optimale en particulier dans la conjugaison directrices/pales. En effet l'effet de pompage signalé au début de votre exposé est caractéristique d'une mauvaise adaptation entre les directrices (qui assurent la régulation de débit) et les pales dont l'orientation optimale est à rechercher après réglage des directrices.
- On peut d'ailleurs dire pour une kaplan double réglage, qu'à chaque angle de pales correspond un profil différent donc un Ns différent. Si donc le Ns apparaissait à 680 puis à 850 cela voudrait dire que l'on était pas à la même ouverture dans les deux cas. En gros avant rénovation, elle n'ouvrait pas à fond

On peut donc conclure que grâce à une excellente rénovation qui a repris un ensemble de petits et de grands détails, cette turbine a pu exprimer le meilleur d'elle même.

Bonjour Ticapix

Très satisfait de votre réponse.

Pour information, la roue à un diamètre de 1,25 m et le rendement annoncé est de 87 % au point de fonctionnement optimum.
Néanmoins, dès 1989 la régulation de niveau était fonctionnelle. Les essais ont toujours été faits avec une commande manuelle de l'inclinaison des pales et de l'orientation des directrices pour éliminer les effets d'une mauvaise conjugaison. Les mesures de chute nette ont été rigoureuses.
Mais pourquoi, dès que la chute nette a augmentée, en 1991, de 20 cm environ en hautes eaux, le fonctionnement s'est normalisé sans aucune intervention sur la turbine ou la régulation.

Une hypothèse est que la vitesse de rotation de la roue avait été déterminée, pour des raisons disponibilité sur le marché ou en fonction d'un couple de pignons de renvoi d'angle disponible sur stock. De ce fait la vitesse de rotation prévue était peut-être déjà fort élevée sous une chute nette de 3 m.

Si quelqu'un a des informations sur ces turbines SHM construites vers 1950, elles seront bienvenues, de même que des plans de la partie mécanique qui me manquent.

Comme cette turbine était prévue pour actionner une minoterie, la vitesse de la turbine n'était pas critique et une impasse a peut-être été faite en fonction d'une transmission secondaire à mettre en place, ou d'une augmentation du niveau amont par rehausses sur le déversoir qui a existé, puis été supprimé.
Mais lorsque cette turbine à été couplée à une génératrice asynchrone, la vitesse de rotation a été fixée, probablement trop élevée.

Mais la discussion reste ouverte.

CP

Concernant une KAPLAN double réglage, pour mémoire

La vitesse de la machine ne dépend QUE de votre multiplicateur et du nombre de paires de poles de votre génératrice/alternateur, la fréquence étant imposée par le réseau EDF que vous n'allez pas écrouler avec votre machine (au pire pourrir le cos phi).
au démarrage, vous faites tourner votre machine sur faible ouverture du vannage
à vitesse de synchronisme, vous vous couplez au réseau en direct si génératrice, via synchrocoupleur si Alternateur.

Comme vous n'êtes pas complètement désintéressé, vous voulez gagner des sous en augmentant la charge : vous ouvrez donc le vannage.
En faisant cela, la vitess de votre machine augmente un peu (hypersynchronisme sur les génératrices asynchrone) ou accélère un peu de façon à augmenter son angle de calage puis reviens à sa vitesse de synchronismeb(alternateur synchrone)

Dans tous les cas, l'angle d'incidence des pales doit varier avec le vannage suivant la courbe de conjugaison (pales/vannage).
Si jamais vous avez perdu la synchronisation, il faut chercher Pmax à une ouverture donnée en jouant sur l'incidence du vannage à plus ou moins 5% et reconstruire la courbe de conjugaison point par point.
Vous serez alors certain d'exploiter au mieu votre KAPLAN double réglage quel que soit l'ouverture du vannage si vous automatisez le réglage de l'incidence en vous calquant sur cette courbe.

erratum :
remplacer : l'incidence du vannage à plus ou moins 5%
par : l'incidence des pales à plus ou moins 5%
désolé

Rebonjour,

Je reviens prendre possession de mon sujet qui a été (mais c'est très intéressant quand même !) squatté par une Kaplan..

Par rapport aux bruits dont je parlais, je viens de faire ma visite annuelle de turbine et j'ai découvert quelques éléments dont je vous fait part :
- tout d'abord une planche de 30 cm coincée entre les pales (je me demande comment un tel morceau a pu passer les grilles mais passons, il y était) dont l'extrémité a du frotter un moment contre les directrices qui doit déjà expliquer une partie des bruits.
- Un déplacement de 15 mm environ de la turbine sur son axe par rapport à la normale : elle a été remise en service comme ça, (pas remarqué à l' époque) .. J'ai tout remis en place, peut être que ça va changer quelque chose.

Sinon les glou glou et les bzzz bzzz restent un mystère : la chambre d'eau est nikel , pas une entrée d'air après inspection minutieuse... J'essayerais le coup très astucieux du ballon d'enfant ! Merci pour l'idée.

Le truc le plus étrange reste ces bruits du buzzer emis par salve par la génératrice. J'ai eu l'occasion de le faire entendre à mon installateur qui est incapable de me dire ce que c'est. Si j'y arrive j'essayerai de poster un enregistrement de ce bruit qui rend fou !

Merci de votre participation et à bientôt