Turbines hélice

[PERRET]

Bonjour,

Turbine "Lion"

Suivant les cours d'eau, il faudra prévoir un filtrage très sérieux de l'eau avant turbinage.

En effet, sur ces petites machines, les directrices fixes, très nombreuses, auront tendance à s'obturer par les feuilles et surtout par les herbes filamenteuses, conduisant alors à une perte de puissance.
Si les pales se nettoient relativement facilement par un arrêt de l'installation, il n'en est pas de même pour les directrices.
Important donc de prévoir un accès très facile à celles-ci.

Sur ma petite turbine, auto-fabriquée dans les années 80 (Ø roue : 455 mm), installée sur une dérivation du cours principal de l'Oise amont, j'ai très rapidement supprimé une directrice sur deux (8 à l'origine) malgré une grille de filtrage avec un écartement entre barreaux de 30 mm.

Je pense que pour les petites turbines il me semble préférable, plutôt qu'une grille, de prévoir un filtrage par plaque perforée, pourquoi pas inclinée légèrement vers l'aval vers une goulotte d'évacuation des dégrillats obstruée par une petite vanne.

Ou mieux, par tambour tournant perforé, autonettoyant.

Mais là, Messieurs les mécaniciens, l'imagination est au pouvoir . . . à partir d'un tambour de lave-linge à chargement frontal ?

[moulino51]

Bonjour a tous,

A noter aussi que pour les propulseurs d'étrave, le profil d'hélice est étudié pour la réversibilité, et pas forcement optimisé pour une production hydro.

Et pourtant les hydrauliennes fonctionnent ainsi.

Idem pour les Bulbes Kaplan de la Rance avec un profil de pales spécifique.

Mais nous nous éloignons du sujet d'origine


Gérard

[pierre]

Bonjour M Perret
La lion semble seduisante.
Devons nous comprendre qu'avec une LiON, le rendement est optimal avec la vitesse variable qui s'adapte au debit fluctuant?
Avez vous une courbe ou d'autres informations? Sinon la formule de puissance *0,82 ne donne pas les memes resultats que le tableau qui est peut etre une puissance mecanique.

Enfin un systeme vitesse variable vous parait il economiquement viable pour les petits moulins?
Pierre

[PERRET]

Bonjour Pierre

Bien que je ne connaisse pas de turbine LION installée, je peux donner quelques informations générales.

Les directrices et les pales sont fixes. C'est une turbine "hélice". On ne peut pas, si on fonctionne à vitesse constante, adapter le débit turbiné au débit de la rivière.
Cela n'a pas d'importance si le site est sous-équipé.

Toujours à vitesse constante, si l'on est en auto-production, où le rendement n'a qu'une importance relative, si le débit de la rivière diminue en dessous du débit nominal de la turbine, le niveau du bief va baisser et se réglera à un point d'équilibre. La chute ayant diminuée, la puissance fournie va diminuer pour deux raisons :

- 1 - La chute diminuant, le débit turbiné va diminuer et la puissance fournie également : P = 9,81 x Q x h
- 2 - La turbine ne tourne plus à sa vitesse optimale - elle va tourner maintenant relativement trop vite -, le rendement de celle-ci va diminuer également.

D'où l'importance de bien adapter la turbine au débit de la rivière, en se souvenant que pour les Francis ou les hélices, il est préférable de sous-équiper que de sur-équiper.

Compte tenu que l'accouplement se fait en bout d'arbre, Turbiwatt, pour pouvoir adapter une turbine unique, de type hélice, à des chutes variant de 1,5 m à 7,5 m, avec un accouplement direct avec la génératrice, doit pouvoir faire tourner l'ensemble à une vitesse optimale sous une chute donnée.
De même, s'il veut pouvoir diminuer en étiage le débit turbiné, il est obligé de diminuer sa vitesse de rotation.
Tout cela n'est ni simple, ni facile.
En principe, sauf cas particulier, pas possible si c'est une génératrice asynchrone couplée au réseau.
Si c'est un alternateur, la fréquence et également la tension, vont varier dans des limites inadmissibles, fonction de la puissance fournie.

La solution choisie, bien qu'elle n'est pas ma préférence, est d'utiliser un alternateur et un onduleur, probablement de même type que ceux utilisés dans les installations photovoltaïques, certainement associé à une régulation asservie au niveau du bief.
N'importe comment le rendement restera maximal pour une vitesse et une chute donnée. La courbe de rendement sera plus plate que pour une turbine tournant à vitesse fixe, mais au prix d'une complication (régulation + onduleur).

Ayant quelques notions d'électronique, ma position est : lorsque cela fonctionne, c'est extraordinaire ce que l'on peut obtenir, la fiabilité s'est considérablement améliorée, mais s'il y a panne - et si c'est réparable - personne ne sait ou ne veut dépanner (souvent pas de schéma !) - , on change le matériel. Et encore si, au bout de quelque années, on retrouve un matériel adaptable.

Ma conception est qu'en petite hydroélectricité il faut des solutions les plus simples possible où l'électricien ou le mécanicien du village sauront s'y retrouver.

Dernièrement, ayant à automatiser deux vannes de décharge commandées par vérins avec un groupe hydraulique unique, j'ai préféré une solution purement électromécanique avec relais à celle utilisant un automate, sachant que l'électricien du coin saura s'en débrouiller, alors qu'il n'en sera pas de même avec un micro-automate.

Leroy-Sommer avait développé dans les années 70 une solution similaire (Hydrolec), mais avec génératrice asynchrone et condensateurs, régulation purement électronique (les micro-automates et les aimants permanents Chinois n'existaient pas à l'époque). Avait renoncé très rapidement, probablement devant le manque de fiabilité du système.

[moulino51]

Bonsoir,

Nota:

La tubine "lynx" n'a pas de pales réglables

La turbine "Lion" a un réglage des pales a l’arrêt


Gérard

[djan]

j'ouvre juste une petite parenthèse "projet ouvert de turbine francis simple"

je vous ai trouvé le cousin de moktar engeniering du Pakistan

http://www.akilli.tv/video/559631/20KW- ... RBINI.aspx
la c'est du lourd!!!

[moulino51]

Sublime,

Tout en zinc, avec soudure en étain massif.

Il a du se rendre compte qu'au niveau de l'aspirateur ...... Y a comme un défaut

J'imagine même pas le logiciel 3D qu'il a utilisé pour l'étude



@ Pluche


Gérard

[dB-)]

Bonjour,

on dirait plutôt de la soudure à l'arc : chapeau, pas évident à réaliser dans ces conditions (vous avez dit ergonomie ? j'ai mal au dos rien qu'à regarder la photo) et surtout avec ce type de poste, sur de la tôle fine.

Bon soudeur en tout cas.JPG

En plus les baguettes ont l'air moins chères que par ici, il en a sûrement passé quelques kg.

Un voile de peinture pour faire beau :

Arbre long.JPG

Et après passons aux essais, façon MHylab en plus simple ( http://www.mhylab.com/home.php ) !

Echapement libre, ça dépote !.JPG

Impressionant.JPG

J'adore : formidable de volonté et persévérance !! Mais hélas tout ça ne va probablement pas tourner bien longtemps, à mon avis beaucoup trop fragile.

Avec un autre concept plus simple, une turbine hélice très très rustique sous tube, quelques pales solides en tôle pliée, le même réalisateur, habile, aurait probablement fabriqué une bonne petite turbine qui aurait tourné beaucoup plus vite et probablement plus longtemps.

Il faut faire avancer ce projet ouvert de turbine hélice simple auto construite, et vite mettre en ligne un petit pdf en anglais !

dB-)

[dectot]

Bonjour dB,il s'agissait bien de la page 126.nous n'avons pas suivi le meme cheminement(Vetus,catalogue,chapitre 7, systemes de manoeuvre).
Effectivement chaque chose a son utilite.
La photo semble plus explicite:

20111230101126408.pdf

[dB-)]

Bonjour,

@ dectot : mille excuses, ce n'était donc pas un sanibroyeur

Sinon, en mélangeant l'idée de Djan qui aime bien les hélices contrarotatives, et mon ancien projet de turbine axiale à PMG intégré, j'arrive à un Remix qui va m'occuper quelque temps (l'image ci-dessous prends quelques secondes à charger) :

Nouveau projet !.gif

- en vert les hélices (si, si !) carénées avec un anneau en extrémités de pales
- en jaune les aimants terres rares placés sur ces anneaux
- donc deux rotors indépendants
- en rouge deux stators bobinés indépendants et côte à côte, noyés dans le corps de la turbine (les pauvres)
- et en beige le corps de turbine, avec les 6 rayons et l'axe

Le problème des hélices contrarotatives, c'est la mécanique : ça tombe bien, ici il n'y en a plus !
Le problème des Fontaines, elles sont trop lentes et le vannage est compliqué : ici une turbine axiale plus petite, rapide, et sans vannage

Et voilà un nouveau projet aussi pour platbrood f qui maîtrise à la fois l'usinage, les PMG, et qui contrairement à moi met ses idées en application !

Avec ce concept je vois plein d'avantages :

- les deux hélices inversées sont montées libres sur un arbre commun
- soit avec des roulements et garnitures (le graissage peut alors se faire par une conduite dans l'un des rayons)
- soit en paliers lubrifiés à l'eau
- l'arbre ne subit aucune contrainte en rotation
- les pièces qui le relient au corps n'ont donc aucune réaction en rotation
- juste des contraintes radiales (mais importantes, car aimants puissants)
- elles peuvent donc être peu nombreuses (exemple 3) et fines
- donc probablement très peu de colmatage par des herbes ou autres

Au niveau de l'électronique, on peut charger plus ou moins, ou même alimenter chaque hélice :

=> en faisant varier simultanément la charge des deux hélices, on peut gérer et optimiser la vitesse globale de rotation
=> en faisant varier séparément la charge de chaque hélice, on fait varier et on optimise la vitesse angulaire de la veine d'eau en sortie
=> en annulant la charge d'une hélice, on la laisse s'emballer en roue libre, elle se nettoie probablement un peu !
=> si on veut jouer encore plus, on alimente provisoirement une hélice (moteur brushless) et on inverse la rotation : là elle se nettoie !
=> évidemment aucun problème de survitesse, ça peut rester des jours en roue libre

C'est pas bô tout ça ?

dB-)