Turbines Kaplan, semi Kaplan, hélice

[Gaël1]

bonsoir à tous,

le dessin est top dB-).

est ce qu'il y a quelqu'un qui pourrait aider MDT? la visite d'un membre plus averti serai peut être d'une aide précieuse.
MDT accéptez vous l'aide d'un membre qui pourrait visiter votre moulin?


cordialement.

[Gaël1]

rebonsoir,
je reviens vers vous pour plus d'info.
La came 5 de votre schéma est la piéce à la forme particulière qui donne la relation entre ouverture de directrice et incidence des pales.
Cette forme est elle la représentation du fonction matématique connu? si c'était une fonction linéaire nous n'aurions pas d'intermédiaire mécanique.
Cette solution dans les installations plus récente se fait par une fonction mathématique assurer par un automate.
Maintenant c'est une solution fiable.
merci dB-) pour votre réponse.
bon courrage MDT.

cordialement.

[MDT]

D'abord vous m'épatez complètement:

dB-) se lève a 5 heures du matin pour faire des dessins poussés comme celles-ci.
Ce forum commence à me plaire sérieusement!

D'abord je pense que vous n’êtes pas loin de la vérité. Sans vraiment connaitre
la fond de la chose, vos remarques et dessins me semblent très probables.

Maintenant je vais essayer de donner mes informations vis-a-vis ces superbes plans:

Jusqu'à la came 5, on a donc une commande "positive" dans un sens par le vérin, et dans l'autre sens par le poids, par contre, après la came, on a plus qu'une commande positive dans un seul sens : la came ne peut que pousser.

Petite correction: Le petit poids rouge que l'on voit sous la courroie fait le rappel.
Il doit peser env. 10kg.

Possibilite_avec_poid.JPG

Il y a donc un rappel et la translation de la crémaillère marche correctement dans les deux directions.

Normalement, le galet de 6 doit toujours être en contact avec la came 5.

C'est le cas.

La came 5 de votre schéma est la piéce à la forme particulière qui donne la relation entre ouverture de directrice et incidence des pales.
Cette forme est elle la représentation du fonction matématique connu? si c'était une fonction linéaire nous n'aurions pas d'intermédiaire mécanique.

Je ne sais pas repondre à cette question comme ca, vue le nombre d'axes intérmédièrs. Je pense que la seule facon de proceder est de faire de degradé sur
la crémaillère et sur les directrice et faire jouer le vérin.

(mais tout cela n'est peut être qu'un roman, bien loin de la réalité ...)

Ce qui mes plait particulièrement dans vos romans, c'est qu'il explique l'inexplicable:
Comment c'est possible que le translation de la crémaillère marche correctement
mais l'hélice ne bouge pas!

- si la crémaillère bouge, c'est probablement qu'une pièce est cassée au niveau inférieur, au niveau de la probable croix de Malte ou baïonnette.

Peut-etre même pas: La force de retour est uniquement fait par la pression de huile!
Si il y a un blocage par la rouille elle peut rester bloque en position ouverte!

- autre remarque, 1 bar de pression c'est vraiment peu, même pour de la lubrification, il y a sûrement soit un problème au niveau de la pompe à huile ou du clapet de décharge, soit trop de fuites. Je ne vois pas bien sur la photo, le manomètre est gradué jusqu'à 3 bars ?
.

- sur votre photo "Vue de la courroie" on voit qu'il y a pas mal de fuites d'huiles, dont une importante aux extrémités de la crémaillère. Plutôt que de réparer cela, l'ancien propriétaire à placé deux "gamelles" de récupération des fuites, avec des petits tuyaux de 5 mm pour ramener l'huile à la pompe ... C'est une façon de voir les choses ... Un peu bricolage quand même à mon avis, avec un risque de ramener des saletés dans le circuit d'huile. Il doit être possible de déposer juste la demi coquille qui supporte cette crémaillère, et de reprendre l'étanchéité plus sérieusement (joints toriques ?)

Du coup il faut que je fasse autres aveux:
Il y a une réglage de la pression d'huile accessible par l’extérieure

Reglage_huile.jpg

Le manomètre n'y était pas à l'origine. Il a été rajouté a-posteriori (max=3bars).
Je pense que la pression est réglé très bas pour les raisons des fuites.
On voit que l'huile a déborde par le palier du haut sous la courroie.
C'est pourquoi il y a le grand tuyau d'huile du palier vers le couvercle du caisson.
Une fois la pression l'huile a du déborder par le palier du haut sous la courroie.
L'huile c'est ensuite faire entrainer par la force centrifuge de la roue et la pièce
à été arrosé abondamment.

Une explication possible serait donc:
- les joints et le palier se sont uses -> plus de fuite de huile
- arrosage de la pièce -> on a baisser la pression pour remédier
- Pendant l’été (a l’arrêt) le mécanisme a grippé un peu et ne c'est plus débloqué en hiver.
- Ces dernières années la turbine n'as plus eu des soins /surveillances exactes:
on ne c'est pas rendu compte que la turbine est bloque en position ouverte
(ca ne se remarque presque pas si on fonctionne a puissance max
et l'Aveyron avec ses 15m³/s de module est soit presque sec, soit elle dépasse
les 3.5m³/s de la turbine, le réglage n'est donc presque pas utile, on peut fonctionner en binaire (on/off)
Ceci est encore plus simple par le faite qu'il y a la deuxième turbine (Francis) de 20kW pour faire
les petites débits)

- je n'ai encore pas été mordu par un brochet ou des rats musqués les quelques fois où j'ai plongé dans les chambres d'eau. Par contre je suis l'exemple même de tout ce qu'il ne faut pas faire : Je n'ai aucune formation en plongée, je respire l'air tiède et huilé envoyé par un simple compresseur pour pneus de voiture, avec un long tuyau d'air et un narguilé avec détendeur, je me leste avec une grosse chaîne métallique enroulée autour de la taille, ma combinaison de plongée est trop petite pour moi, et j'ai toujours le même masque depuis que je suis gosse ... Donc absolument pas un exemple à suivre, et plutôt stupide de ma part ... Mais à vrai dire je ne passe heureusement que 2 ou 3 heures par an dans l'eau, ceci explique cela ...

Je n'ai pas de formation de plongeur non plus. Je me suis baigne dans la chambre d'eau de la Kaplan pour nettoyer la vanne de vidange bloque.
Mais c'etait derriere une vanne d'admission fermé, sans combinaison mais avec une corde pour pouvoir me tirer de la si ca ne va pas.
Maintenant je peux fermer la vanne d'admission et ouvrir la vanne de vidange et acceder dans la chambre d'eau.
La pointe de l'hélice est environs 0.5m au dessus du niveau d'eau en aval. Mais pour acceder par en dessous il faut plonger dans le tube d'aspiration
qui risque en plus d'étre assez bas et en courbe.

MDT accéptez vous l'aide d'un membre qui pourrait visiter votre moulin?

Avec plaisir. Directions Villefranche de Rouergue!
Mon problème est que je ne suis pas toujour au moulin car je vie un double vie: La journée au bureau, la nuit dans la turbine

Bonne soirée

[Admin]

Bonjour,

je transmets ci-dessous l'animation d'un moyeu de Kaplan que m'a envoyée Ticapix, et réalisée par Djan.

Animation au format wmv :

animation moyeu.wmv

J'en ai fait aussi un gif :

Moyeu Kaplan.gif

Cordialement

dB-)

[PERRET]

Bonjour,

Ma modeste contribution au Forum

Concerne des mécanismes - Classiques - de commande des pales de turbine Kaplan.

Extrait d'un ouvrage de Marcel SEDILLE

Sédille 477.jpg

Sédille 478.jpg

Sédille 479.jpg

Autre contribution, extrait de l'ouvrage de Lucien Vivier

Vivier 234.jpg

Vivier 235.jpg

Vivier 236.jpg

[PERRET]

Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Bonsoir,

Dans votre cas, si vous souhaitez une vitesse variable de la turbine, un variateur de vitesse (fréquence) n'est pas adapté.
Surtout que vous avez une Kaplan qui semble de bonne fabrication et qui vaut mieux remettre en état.

Il vous faudrait, si vous avez une génératrice asynchrone, remplacer celle-ci par un alternateur et ensuite installer un onduleur pour obtenir finalement 230/400 V - 50 Hz.
Le système développé il y a quelques années par Leroy-Somer (Génératrice asynchrone + condensateurs + résistances de charge) est à oublier. Complexe et peu fiable.
Faire attention au choix de l'alternateur. Le régulateur des alternateurs auto-régulés prend en compte la fréquence. Si celle-ci n'est pas correcte, l'alternateur n'est pas excité et ne produira pas.

Exemple : Caractéristiques d'un régulateur d'alternateur très courant, utilisé je crois par LS :

GAVR-15 A

Universel
15 A - 1/2 ondulée - Régulateur de tension automatique Programmable - Excite Dip-Switch.

Fonctionnalités
Régulation : < ± 0,5 % - 220/440 V. Entrée programmable
Avec protection en fréquence
Soft démarrer rampe de tension
Suppression de l'IME
Mp High capacité de 15 A fusible intégré

Spécifications :
Tension Sensing Input: 220 à 400 V AC, 1 phase 2 fils
Tension d'entrée de puissance : 180-240 V AC., 1 phase 2 fils
Sortie tension : Entrée Max .90V DC à 240 VAC input
Intensité : 6 A continue - 12 pendant 10 secondes
Résistance : Min.10O Max.100O ohms
Régulation volts : :< ± 1 % (moteur 4 % qith régissant)
Tension sortie : Résiduels Tension au terminal AVR > 5V AC
Externe Volts Ajustement : ± 7 % avec potentiomètre de réglage 1000 ohms - 1W
Temps de début de Sotf de dégradé : 3 sec.
Unité Power Dissipation : Maximum 8 W
Suppression de l'IME : Filtrage des interférences électromagnétiques interne
Thermal. Drift : 0.05% per ? changer de AVR ambiante

Protection de sous-fréquence :
(Réglage d'usine) Pour réseau 50 Hz - Préréglé : coude à 47 Hz

Soyez indulgents : Traduction Chinois --> Français

Personnellement je ne suis pas favorable à cette solution, difficile à programmer correctement (Réguler la vitesse de la turbine en
fonction du débit turbinable, du rendement maximum et du niveau du bief) et coûteuse à réaliser (Onduleur).

[MDT]

Merci pour tout ces informations.

Mon idée du variateur de fréquence était le suivant:
Actuellement :
1.) la turbine est une turbine simple réglage dus à la blocage de hélice que je suppose
est déjà bloqué depuis plusieurs années. Ca pourrait être difficile à réparer.
2.) la turbine fait beaucoup de bruit (la maison est aussi une habitation)
3.) La génératrice asynchrone à 1000 tours minutes date de 1982
4.) mon contrat 97 se termine 2014

On pourrait:
1.) Installer un variateur de fréquence (4 quadrant) mais garder la génératrice asynchrone.
Avec cette installation on pourrait mesurer les caractéristiques de la turbine
(que je ne connais à 1 point de fonctionnement de l’hélice)
2.) Dimensionner une génératrice à aiment permanent (PMG) qui va bien pour la turbine
et remplacer la courroie par la génératrice directement sur l'arbre.
Utiliser le variateur de fréquence avec la génératrice à aimant permanent
pour avoir une turbine a double réglage.
3.) Utiliser les investissement pour obtenir un contrat 07.

En remplaçant la roue de la courroie par la PMG le niveau de bruit devrait
se réduire significativement (plus le 1.5 tons de poids de la roue, plus l'effort
latéral sur le palier, plus de vitesse de rotation à 1000 rpm)

Ca vous semble raisonnable?

[dB-)]

Bonsoir,

quelques impressions personnelles, je peux me tromper, mais je trouve très dommage de baser une nouvelle installation sur une turbine Kaplan bruyante, bloquée en position ouverte, et dont l'état d'usure est inconnu.

- avec l'hélice bloquée en position pleine ouverture, vous ne pourrez pas bien gérer les faibles débits, quoi que vous fassiez
- placer un variateur de fréquence sur une turbine se justifie dans certains cas quand on a qu'une hélice, pas une Kaplan "juste" bloquée.
- la puissance d'un PMG fond comme neige au soleil quand la vitesse diminue, car on ne peut pas faire varier l'excitation
- donc en fait vous n'aurez aucune flexibilité de fonctionnement et vous exploiterez mal les faible débits, sauf à sur-dimensionner le PMG
- vous allez acheter un variateur 4 quadrants pour faire les essais avec votre génératrice asynchrone, en 60 kW il va coûter "bonbon"
- puis vous allez l'utiliser sur un seul quadrant avec un PMG : un "simple" redresseur / onduleur suffirait (cher aussi pour ces puissances)
- en vitesse variable, vous n'aurez plus un seul bruit gênant, mais toute une plage de bruits "chantants", avec parfois des résonances
- d'après ce que vous avez indiqué, c'est la turbine qui est bruyante, pas la transmission ni la génératrice
- et ce n'est pas le poids de la poulie qui crée du bruit, mais plus probablement le jeu des guidages
- enfin vous allez dépenser des sommes importantes, pour peut être voir un jour votre turbine vraiment cassée ou bloquée

A votre place, je déposerais la turbine et la ferait réviser chez un mécanicien local. Démonter votre turbine n'est qu'une affaire de patience, d'organisation, de prudence et de moyens de levages (un peu d'expérience est utile aussi ...). Elle n'est pas énorme (60 kW), cela reste à taille humaine. Vous trouverez sûrement à proximité de votre moulin une société qui sait faire cela pour quelques billets Voir les artisans locaux, entreprises de mécanique agricole, ou de maintenance industrielle.

Éventuellement je ferais réviser aussi la génératrice (nettoyage, contrôle des bobinages, changement des roulements), puis je remonterais le tout tel qu'à l'origine, avec "juste" une armoire de puissance et régulation neuve. En effet, autant une turbine et une génératrice des années 80 peuvent être considérées comme récentes, autant les contacteurs, les disjoncteurs et les coffrets électriques et câblages ont pu vieillir et ne répondent plus aux normes actuelles. La régulation d'époque est aussi totalement dépassée actuellement, et vous pourriez en profiter pour contrôler séparément les directrices et l'incidence.

dB-)

[PERRET]

Bonsoir,

Difficile de donner un avis sans avoir vu l'installation !

Une turbine fonctionnant seule, que ce soit Kaplan, Hélice ou Francis ne fait pratiquement pas de bruit. Seul perceptible, s'il y a une grande poulie, le déplacement de l'air.

S'il y a bruit, c'est signe de jeu ou d'usure, probablement paliers, roulements ou butée. Si l'on n'y remédie pas il y a risque de panne grave à plus ou moins long terme !
Les courroies peuvent parfois amener un peu de bruit, surtout les courroies striés genre Poly V de grandes dimensions.

Le bruit est essentiellement généré par la génératrice :

- par voie aérienne, est généralement supportable. Ne s'entend pratiquement que dans le local de la turbine. Peut être atténué par un capotage de la génératrice.
Alors attention au refroidissement de celle-ci. Pas toujours facile a réaliser et souvent superflu.

- par voie solidienne. C'est le bruit le plus important et le plus gênant, parfois perceptible assez loin, se transmet par les maçonneries, même massives. Mais c'est le bruit le plus facile à éliminer. Il suffit d'installer la génératrice sur des supports isolant (par exemple plots isolants RADIAFLEX de Paulstra).
Réalisé systématiquement lorsque j’ai eu à intervenir sur une installation proche ou contigüe de pièces habitées.

Paulstra 34.jpg

Paulstra 37.jpg

Certaines génératrices sont bruyantes, d'autre non. Mais l'on ne s'en aperçoit qu'après la mise en service. . .

[segretain]

Bonjour MDT,

Je suis désolé de n'avoir pu revenir plus tôt sur le forum pour compléter mon intervention. Je vous joins un pdf montrant une vue en coupe de la roue Kaplan d'un Camille Dumont. Faite attention lors du démontage car les deux piéces inférieurs sont assez lourdes. Une fois déposées, vous verrez bien l'état mécanique de la roue. En en même temps vous pouvez faire le plein d'huile (sur ma kaplan j'ai une huile assez épaisse de la 460).

A plus tard, Frédéric.