Turbines Kaplan, semi Kaplan, hélice

[moulino51]

Bonjour tous,

En fonction des données (manque le diamètre de la roue)
J'ai trituré le Rdt pour être sur le chiffre de 82 kW
Considéré également que la vitesse donnée pour 1000 t/min sera plus élevée (si génératrice asynchrone. (1032 t/min)

Kaplan Le montagnard 01.JPG

Au besoin je referais le calcul avec d'autre données.

Ma première impression était que cette roue tourne trop vite
Et que je voyais plutôt une Francis pour ce site.

Gé

[PERRET]

Bonjour,

Constaté, sur une turbine Kaplan DR, un phénomène de cavitation survenant à environ 80 % de sa puissance nominale.
Confirmé par des traces d'érosion bien visibles sur l'intrados des pales.
Cette turbine semblait pourtant avoir été correctement installée dans les années 50.
Se traduisait, dès que l'on augmentait le débit turbiné, par une variation plus ou moins régulière de l'intensité, donc de la puissance fournie, avec une période de l'ordre de 1 à 2 secondes.

Ce défaut a totalement cessé suite à un curage du bief aval qui a alors permis de gagner 5 à 6 % de hauteur de chute nette en hautes eaux.

Conclusion : La vitesse de rotation de la turbine était alors trop élevée aux forts débits, lorsque le niveau aval était haut.

Sur cette installation, où la génératrice était entrainée par un multiplicateur mécanique, il aurait été financièrement impossible de modifier le rapport de transmission.
Avec une transmission par courroie, c'est infiniment plus facile, il suffit simplement de modifier le diamètre de la petite poulie.

[dB-)]

Bonjour,

je pense que cette turbine n'est pas adaptée à votre site, la roue est trop petite et tourne trop vite : c'est peut être une turbine venant d'un autre site et qui a été placée sur le votre en utilisant les lois de similitude, mais ces lois ne suffisent pas et il y a d'autres critères à vérifier, dont la cavitation.

Pour passer 1.15 m3/s sous 10 m de chute à 530 m d'altitude, eau à 10°C et avec un axe de roue à 1.2 m au dessus du niveau aval, les logiciels de calcul préconisent au minimum une roue de diamètre 540 à 6 pales et tournant à 750 tr/min (Ns 425, on se rapproche d'une Francis) : avec ces valeurs aucune cavitation même jusqu'à plusieurs mètres d'aspiration !

2012-08-24-17h10m21.JPG

Donc le problème sera difficile à corriger totalement avec cette turbine (c'est à dire ne pas avoir de cavitation, sur une large plage de débits et de hauteurs de chute) mais les conseils des précédents intervenants pourront aider ! Pour l'anecdote, je connais plusieurs sites où la turbine cavite joyeusement, et la solution est de recharger les pales tous les 3 ou 4 ans ...

Remarque : le faible diamètre de roue et la vitesse de rotation élevée expliquent aussi probablement les problèmes de remous à la sortie que vous aviez évoqués il y a quelques années.

Simple : vous avez 10m de chute, remonter de 1m vous fait perdre 10%

En fait la perte sera d'environ 15% (ratio de puissance : P2 /P1 = (H2/H1)^1.5 )

Bon W.E.

dB-)

[le montagnard]

bonjour
pour repondre a moulino
c'est effectivement un diam de roue de 420 mm
elle est en direct sur la generatrice

bonne soirée

le montagnard

[moulino51]

Bonjour montagnard,

Il faut se rendre a l'évidence, cette turbine n'est pas adaptée au site.
Mais il y aurait peut-être une solution en remplaçant la génératrice par une 750 t/min


Gé

[Turbix]

Simple : vous avez 10m de chute, remonter de 1m vous fait perdre 10%

En fait la perte sera d'environ 15% (ratio de puissance : P2 /P1 = (H2/H1)^1.5 )

Oui (14,6% précisément) puisque la turbine prend un peu moins d'eau avec 1 mètre de moins.

[Hugues]

Bonsoir tout le monde,

Je fais une brève apparition juste pour une question dont je ne trouve pas la réponse, ni sur le forum ni sur google.

En quoi l'altitude est elle importante ?

Merci d'avance.

[MHEC]

Bonsoir Hugues,

Tout simplement parce que la pression atmosphérique diminue avec l'altitude.

Il ne faut pas oublier qu'1 litre d'eau pèse 1 kg parce que la pression atmosphérique impose ce poids ! Plus on monte en altitude, plus le poids diminue. Sur nos machines, c'est carrément de 4 000 à 40 000 litres d'eau / seconde voir plus qui "tombe" sur la roue donc, forcément, la puissance de nos machines sera complètement différente en fonction de l'altitude.

Bonne nuit.

PV

[dB-)]

Bonjour,

oui et non ...

Oui, la constante de gravité g varie selon le positionnement du site (équateur, pôles, altitude) et donc le poids d'une masse d'eau de 1 kg varie, ainsi que la puissance turbinée, mais c'est marginal, de l'ordre de quelques 1/1000^èmes.

Oui, la pression atmosphérique varie avec l'altitude, de façon importante (en gros elle est divisée par 2 à 5 000 m), et aussi avec la température : indirectement cela doit probablement changer très légèrement le poids de l'eau (par la poussée d'Archimède de l'air sur l'eau), mais la conséquence principale est que cela fait varier la pression à la sortie de l'aspirateur, et donc la pression sur l'intrados des pales d'une roue à réaction, ce qui peut selon les cas provoquer de la cavitation : la veine d'eau se décolle de la surface de la roue, en fonction de la courbure du profil, de la vitesse de l'eau, et de la pression, et se recolle quelques millimètres plus loin, en provoquant un choc et à terme un creusement du métal.

Remarques :

• La pression à l'entrée d'une turbine varie aussi avec la pression atmosphérique, mais elle est quasiment toujours suffisante pour éviter la cavitation lors des changements de direction de la veine d'eau

• Pour éviter la cavitation, il faut minimiser la vitesse de l'eau et les "virages serrés", ce qu'on obtient en augmentant le diamètre de roue (section de la veine d'eau plus importante, donc vitesse d'eau plus faible) et en diminuant sa vitesse de rotation.

• A ma connaissance seules les turbines à réaction comme les Kaplan simple ou double réglage, hélice, Francis, Fontaine avec roue non évasée ou ventilée, peuvent être sujettes à cavitation (précision, je n'ai encore jamais vu de roue Fontaine avec des traces de cavitation !! Vu la forte section et les faibles vitesses en jeu, aucun risque )

• Les turbines à action comme les Pelton, Turgo, crossflow et Fontaine à roue évasée ou munie d'évents ne cavitent pas (bon, ça doit être possible quand même, par exemple au niveau de l'injecteur, suite à une mauvaise conception, mais je n'ai pas de retour à ce sujet)

Bonne journée

dB-)

[gege65]

Bonjour,
je souhaite relancer une centrale arrêtée depuis 6 ans ou tout est en règle (droit d'eau, etc...) et près à relancer.
Je recherche donc pour mettre en lieu et place une turbine KAPLAN avec pales variables de 1500 l/s sous 5m de chute: objectif 60kW.
La Kaplan actuelle (ou son aspirateur) sont mal dimensionnées, du coup mauvais rendement et cavitation aléatoire.
J'essaierais de mettre des photos de l'installation mais je ne suis pas sur place pour le moment... Je n'ai que la turbine actuelle.
Merci de vos retours.
Cordialement.