Turbines Francis

[regissou65]

IMG_0773.JPG

Bonsoir,
Je suis en train de démonter 3 turbines francis et une caplan pour un collègue et on vient de voir sur le bord de l'hélice francis une rainure usinée d'environ 12 X 12 dans la quelle a été coulé du plomb ou régule avec tous les vingt centimètres une vis fraisée. Quelqu'un aurait il des infos de l'utilitée et de sa mise en oeuvre.La turbine est une francis modèle DUMONT 110 CH 105 Tr/mn
Merci

[dB-)]

Bonsoir,

j'ai sur ma turbine Francis Goulut et Borne des lames de plomb, encastrées sur le bord de fuite de chaque directrice : quand on ferme les directrices, le plomb (assez malléable) d'une directrice vient au contact de la suivante, et permet d'assurer l'étanchéité.

170520103083.JPG

Probablement la même utilité pour votre roue (étanchéité) ?

Autres utilités possibles :

- équilibrage ?
- diminution des vibrations ?
- électrode pour absorber l'oxydation galvanique ?

Cordialement

d.Beaume

[guemas]

Bonjour,
Une centrale équipée d'une Francis à plat (diamètre 3m) fonctionnait sous 1.4m de chute env 10 m3/s ( rapport de 35 à 750tr/mn).Aujourd' hui la chute est de 1.2m. Je ne peux pas faire dans l'immédiat d'essai .J'aimerai savoir si je peux espérer produire et avec quelle baisse de rendement.
Merci G-G

[SG.Hydro]

Bonjour,
Une centrale équipée d'une Francis à plat (diamètre 3m) fonctionnait sous 1.4m de chute env 10 m3/s ( rapport de 35 à 750tr/mn).Aujourd' hui la chute est de 1.2m. Je ne peux pas faire dans l'immédiat d'essai .J'aimerai savoir si je peux espérer produire et avec quelle baisse de rendement.
Merci G-G

Bonjour,

Si tu appliques les lois de similitudes ça te donne env 9.2m3/s sous 1m2 et la vitesse chute de 750 à 695 TPM, mais quel puissance développait ta turbine sous 1.4 avec 10m3/s ?
A la louche 1.4*10.9.81*70% = 95 kW ? Alors elle ne fournira plus que 75 kW.

Ensuite ça c'est le théorique, le rendement réel sous telle ou telle chute c'est a déterminer a partir des abaques de ta turbine (que tu as surement pas ....)
Les francis ne sont pas les mieux réputées pour leur capacité à rester efficace lors d'une perte de chute et de 1m40 a 1m20 tu perds tout de même 14%, pour peu que cette turbine n' en plus pas été conçue pour d'aussi faible chute à la base ça risque de donner un rendement
hydraulique assez faible.

[dB-)]

Bonsoir,

oui, exact, mais la similitude n'est applicable que si la turbine peut tourner à des vitesses différentes.

Si maintenant la turbine entraîne une génératrice connectée au réseau, et que la chute diminue, la vitesse de rotation de la génératrice va très peu diminuer, et sera quasiment la même qu'avant, aux alentours de 765 tr/min, à cause de la synchronisation électrique sur le réseau.

La génératrice fournira simplement moins de courant, et à l'extrême, si vous fermez complètement l'eau ou effacez la chute, tout en maintenant la génératrice branchée, elle tournera alors en moteur à environ 735 tr/min, en consommant du courant ...

Exemple de diagramme simplifié d'une génératrice asynchrone :

Génératrice asynchrone.JPG

Du fait que la turbine tourne à peu près à la même vitesse, mais que la chute est moindre (la vitesse d'arrivée de l'eau diminue), l'angle d'attaque de l'eau sur les augets est modifié, et le rendement est encore plus faible que si la turbine avait pu ralentir ...

Les courbes de couple ou de puissance d'une turbine Francis en fonction de la hauteur d'eau, à vitesse constante, ne sont pas très courantes, mais en voici une, vue en page 171 du livre Machines Hydrauliques, par Louis Bergeron, éditions Dunod, 1928 :

Courbe C=f(h).JPG

On voit que, à vitesse constante, la puissance chute très rapidement avec la hauteur de l'eau. Difficile de dire ce qu'il en sera dans votre cas, peut être au final quelque chose comme 65 kW au lieu des 95 kW nominaux ?

Encore un point : si elle est très ancienne, votre turbine est peut-être aussi une turbine centripète : grand diamètre, faible hauteur, réglage d'admission par des directrices fixes et une cloche, ou par des directrices mobiles. On ne voit la différence avec une Francis qu'en observant la roue.

dB-)

[PERRET]

Bonjour les Techniciens,

Ci-dessous document ancien, mais toujours d'actualité, permettant de bien comprendre le fonctionnement des turbines Francis.

Extrait de la revue "Arts et Métiers"

Turbines Francis - Collines de rendement - 1.JPG

Turbines Francis - Collines de rendement - 2.JPG

Turbines Francis - Collines de rendement - 3.JPG

Turbines Francis - Collines de rendement - 4.JPG

Turbines Francis - Collines de rendement - 5.JPG

Ces collines de rendement d'une turbine Francis donnée permettent de se rendre compte que le choix d'une vitesse de rotation sous une chute donnée est important si on souhaite un bon rendement de la turbine.

Le problème est que, pour nos turbines, nous n'avons jamais ces documents. Que sont-ils devenus ? Quand Dumont a arrêté, un Ami a vu partir à la déchetterie un semi remorque d'archives et plans ! de cet ancien constructeur qui a équipé beaucoup de nos moulins.

Des courbes similaires existent pour les turbines Kaplan, plus difficiles à interpréter compte tenu d'un paramètre supplémentaire, à savoir l'inclinaison des pales.
Si ces courbes intéressent certains d'entre vous, je doit pouvoir en trouver, en faire une copie, et les diffuser sur le Forum.

Bonne lecture à tous

[SG.Hydro]

Passionnant, merci beaucoup...

[guemas]

Bonsoir,
Effectivement la turbine a été installée en 1909 et prévue pour fonctionner sous la chute de 1.2m.Les directrices du vannage sont placées latéralement autour de la roue.Je ne sais pas à quelle vitesse de rotation la roue pouvait tourner. Car les vitesses de rotation change en fonction de la chute. Surtout pour les basses chutes où la vitesse de la circulation de l'eau est importante pour déterminer la rotation de roue de grand diamètre.Et ainsi obtenir le meilleur rendement.
Plus tart dans les années 50 des modifications ont été faite pour tourner avec 1.4m de chute.
En toute logique la vitesse de rotation devrait diminuer d'autant (- 14%), voire plus.Mais cela reste de la théorie surtout dans les faibles chutes.

[SG.Hydro]

Aurais-tu des photo de la bête ?

[guemas]

Hélas non,pourtant je l'ai vu cet été.La partie basse du vannage était dans la vase.Les directrices font bien 1.1m de haut.C'est un belle bête.L'arbre est dans le tube de protection qui descend jusqu'au palier.Elle à etait installée en 1920 et non en 1909.L'idéal serait d'avoir un exemple grandeur-nature.Merci à+