Forum de la petite hydroélectricité

Bonsoir à tous,

Pratiquant depuis près de 25 ans une Kaplan SHM installée en 1952, il y a bien longtemps que je me suis fait une raison.

- Je n'ai jamais réussi à trouver le diagramme topographique de cette turbine. Si quelqu'un l'avait, quel bonheur !
- Pour déterminer la meilleure conjugaison pales - directrices (point de rendement maximal), il est nécessaire de connaitre le débit turbiné pour chaque réglage. De façon pratique, impossible à mesurer in-situe ce débit sur une machine installée en rivière sans réaliser un seuil calibré à l'aval.

Mais je me suis rendu compte, à l'usage, que pour un réglage donné des pales, l'influence de l'ouverture des directrices avait peu d'incidence sur la puissance fournie. Alors, depuis vingt ans, je limite l'ouverture des directrices en fonction du débit prévisible pour obtenir la composante giratoire la plus faible possible à la sortie.
Ce réglage est pratiquement fait chaque mois, lors du relevage des index de production.

Sur cette turbine j'avais installé 2 potentiomètres ‘’ servo’’, l'un sur les pales, l'autre sur les directrices. Délivrent une tension 0 - 10 V qui sera utilisée sur deux entrées analogiques AI3 et AI4 de l'automate.
Dans le cadre d'une rénovation de l'automatisme, j'ai essayé de trouver une solution simple pour assurer la conjugaison des réglages.

Le réglage du débit se fait toujours par les pales, les directrices seront désormais asservies à l'orientation des pales.
Naturellement cet asservissement n'est pas linéaire et il faut l'adapter.
La solution retenue consiste à brancher en parallèle une résistance sur le potentiomètre P2 de contrôle de l'orientation des pales.
La réponse du potentiomètre directrices P1 reste linéaire.
Suite à différentes observations, il apparaît que la courbe en bleu (résistance de 2200 ohms en parallèle sur un potentiomètre de 10.000 ohms) semble correspondre le mieux à la courbe de conjugaison recherchée.
Naturellement le résultat ne sera jamais parfait, il faudrait pouvoir, dans l'absolu, ajuster la vitesse de la turbine en fonction de la chute disponible. Et ce n'est pas possible.

Actuellement, le débit de la rivière est important, pales et directrices sont ouvertes au maximum (débit turbiné > 6,5 m3/s pour une turbine donnée pour 4,6 m3/s), la chute réduite par suite du relèvement de l'aval, il subsiste une composante giratoire importante, impossible à éliminer, et probablement un phénomène de cavitation (La turbine tourne trop vite pour la chute disponible actuellement).

Edit : le forum a encore fait des siennes ! Ce message avait été rédigé hier par M. Perret, mais impossible de le mettre en ligne il provoquait des erreurs SQL (probablement la lettre grecque oméga pour les ohms). Je l'ai donc mis en ligne à partir des éléments trouvés à droite à gauche, par contre les photos n'ont hélas plus la définition d'origine. dB-)

Bonjour,

merci pour ce retour d'expérience !

Je signale juste que sur certains nano-automates récents (exemple les Crouzet Millenium 3 série Smart), on peut utiliser des tables pour faire subir à une variable un traitement quelconque.
Ici la table est générée sous Excel puis importée, donc les fonctions ne manquent pas : trigonométrie, logarithmes, etc ...

Ceci permet de raccorder les capteurs à l'automate, sans aucune mise en forme du signal, tout se fait par logiciel.

Cordialement

dB-)

Bonjour,

Hélas, les "Logo!" OBA6 de Siemens ne permettent pas la gestion de la conjugaison pales-directrices par tables.
Infiniment plus rationnelle.

Mais ces petits automates évoluent si vite qu'il est fort possible de trouver demain cette fonction dans la génération suivante . . . OBA7 ; OBA8 ???

Mais ne deviennent-il pas des "usines à gaz", ingérables pour le non informaticien, ce qui n'était pas leur vocation au départ !.

bonjour
oui,votre montage horizontal doit étre motorisé,connaitre aussi le poids de l'ensemble tournant et la vitesse en fonctionnement
si vous ne connaissez personne prét de chez vous pour l'équilibrage,en voici une : altead industries est 11 rue du colonel charbonneaux 51100 reims 0326873771 ou altead maintenance presses 0326797420
salutation

question pour perret

sur votre shm avez vous un gain de production entre une ouverture a 90% et a 100%

car sur la mienne j'ai ce probleme

merci par avance

Bonjour "Le Montagnard"

Sur cette turbine SHM n° 8048, quand on arrive à ces ouvertures, c'est que le débit de la rivière est très important > 4600 l/s, la chute diminue de 3,20 m à 2,60 m environ, et, à ce moment là, l'ouverture des directrices, entre 80 % et 100 % de l'ouverture totale, n'a pratiquement plus d'incidence. Seul réglage opérationnel : l'inclinaison des pales.

A ce moment là, la vitesse spécifique ns est de l'ordre de 900, alors que, parait-il, le tracé des pales a été fait pour un ns de 700, d'après M. BERGOT ancien responsable de Mécamidi à Toulouse.
C'est d'ailleurs un ns de (689) que l'on obtient en prenant les caractéristiques nominales de cette turbine figurant sur un plan.

Actuellement, avec un débit de rivière très important, la puissance aux bornes est >= 140 kW, alors que, théoriquement, on ne devrait avoir que 108 kW, d'après les caractéristiques constructives de la turbine.
Lorsque la chute est < 1,50 m, c'est une crue, l'installation s'arrête et les vannes de décharge s'ouvrent en grand, commandées par un "flotteur" aval.

Bonjour,

J'avais bien precisé que je n'avais jamais "joué" avec les reglages kaplan.
Le retour d'experience de Mr Perret me montre que mon analyse de depart etait assez fausse.
Je pensais que c'etait plutot les directrices qui reglaient le debit.

Sur le fond, cela ne change pas vraiment les choses pour la regulation qui fait des aller retours entre pales et directrices.

Interressant aussi ce reglage sur la composante giratoire, je ne sais pas si c'est facile à voir ?

Sur le fait qu'il reste une composante giratoire sur faible chute en tournant vite , c'est normal, il faudrait effectivement pouvoir jouer sur la vitesse de rotation.
Mais je ne pense pas que le jeu en vaille la chandelle !

Eric

ericnoharet a écrit : Interressant aussi ce reglage sur la composante giratoire, je ne sais pas si c'est facile à voir ?

C'est assez facile a voir en sortie d'aspirateur.

ericnoharet a écrit :Sur le fait qu'il reste une composante giratoire sur faible chute en tournant vite , c'est normal, il faudrait effectivement pouvoir jouer sur la vitesse de rotation.
Mais je ne pense pas que le jeu en vaille la chandelle !

Il est préférable d'avoir une composante en sous vitesse qu'en sur-vitesse.
Mais la question du rendement m'intéresse (pas facile a calculer) car avec ma transmission par courroie sur ma Françis, je n'ai aucune idée de la perte ou du gain apporté.

Et je ne vois guère d'autre solution que par tâtonnement en changeant la poulie de la géné.

Gé

Bonjour,

La variation du Ns c'est normal.

Quand un constructeur ou plutôt un BE avec laboratoire, dessine et mets au point une turbine, il obtient une fois les essais finis, un profil qu'il va définir par son Ns de meilleur rendement ou d'ouverture maxi à 84 % de rendement par exemple.
En effet, à partir du moment où l'on travaille en vitesse fixe avec un même diamètre, si le débit absorbé augmente, c'est que le Ns augmente ( cf le post avec la formule de calcul)

La plupart des pales de Kaplan travaillent avec une variation de +/-150 par rapport au Ns de tracé optimal. En fait pour une même roue avec les mêmes pales, le constructeur va pouvoir "adapter" la turbine au site en changeant l'angle de rotation des pales, défini par l'emplacement de la clavette sur la queue de pale.
Un autre moyen de modifier le même profil, c'est de jouer sur la course de réglage . Certain moyeu permettent de grande amplitude, ce qui en fait des turbines plus "souples", pouvant ainsi mieux s'adapter à son site.

Ainsi on voit l'intérêt en cas de rénovation avec démontage d'un moyeu de bien s'assurer que l'on bénéficiera de la meilleure amplitude de réglage des pales( pas trop fermé sinon on peu partir en ses inverse) aucun risque à l'ouverture, si ce n'est d'avaler de l'eau pour rien voire même perdre un peu de puissance.

Cdt

TG

Bonjour,

La variation du Ns c'est normal.

Quand un constructeur ou plutôt un BE avec laboratoire, dessine et mets au point une turbine, il obtient une fois les essais finis, un profil qu'il va définir par son Ns de meilleur rendement ou d'ouverture maxi à x % de rendement par exemple.
En effet, à partir du moment où l'on travaille en vitesse fixe avec un même diamètre, si le débit absorbé augmente, c'est que le Ns augmente ( cf le post avec la formule de calcul)

La plupart des pales de Kaplan travaillent avec une variation de +/-150 par rapport au Ns de tracé optimal. En fait pour une même roue avec les mêmes pales, le constructeur va pouvoir "adapter" la turbine au site en changeant l'angle de rotation des pales, défini par l'emplacement de la clavette sur la queue de pale.
Un autre moyen de modifier le même profil, c'est de jouer sur la course de réglage . Certain moyeu permettent de grandes amplitudes, ce qui en fait des turbines plus "souples", pouvant ainsi mieux s'adapter à leur site.

Ainsi on voit l'intérêt en cas de rénovation avec démontage d'un moyeu de bien s'assurer que l'on bénéficiera de la meilleure amplitude de réglage des pales( pas trop fermé sinon on peu partir en ses inverse) aucun risque à l'ouverture, si ce n'est d'avaler de l'eau pour rien voire même perdre un peu de puissance.


Pour ce qui est de la priorité au réglage, j'ai plus souvent vu le débit réglé par les directrices puis ajustement de l'angle des pales, mais en fait je pense que cela ne change rien, puisque les deux agissent sur le débit.
Ce qu'il faut respecter, c'est l'adéquation angle directrices/ angles des pales d’où l'intérêt de la régulation MPPT.
Sans cette régulation, une came, ou une table, on pourrait avoir les directrices ouvertes à fond et les pales à 0° => Beurk :o

A titre perso, j'utilise plusieurs tables ( 3 en moyenne, maxi 5) en fonction de la hauteur de chute, mais je pense qu'une bonne MPPT pourrait faire un poil mieux, non pas en situation normale ou sub-normale, mais dans les extrêmes où cela dit on y va moins d'une fois/an.


Cdt

TG