Choix des pompes turbines

     Cette partie a été réalisé avec l'aide d'un ingénieur d'Alstom. Les données, telles les courbes caractéristiques des pompes, étant confidentielles, on expliquera le raisonnement et explicitera les résultats retenus.

      Nous allons partir sur une machine de 200 MW, type turbine francis. Comme première estimation, on se donne un rendement moyen de 92% ce qui donne un débit de 190 m3/s pour une chute brute moyenne de 112,5 correspondant à la moyenne entre les cas marée basse, bassin rempli et marée haute, bassin vide. On calcule alors $n_q=n.\frac{\sqrt{Q}}{H^{0,75}}$

Avec:

  • $n = 60.\frac{f}{p}$.
  • f  fréquence du réseau (50 Hz)
  • p : nombre de paires de pôles de l'alternateur.

     On a donc une loi de nq fonction du nombre de paires de pôles. Les alternatoristes ont des préférences de nombre de paires de pôles ainsi que des puissances limites de machines selon la vitesse de rotation.

      On a également pour la turbine, une loi statistique H fonction du Nq. Pour une chute de 125 m maximum, la loi statistique donne un Nq d'environ 70. Cela correspond à $n=n_q.\frac{H^0.75}{\sqrt{Q}}$=175.4 tr/min.

     Les possibilités pour n sont fixées par le choix du nombre de paires de pôles de l'alternateur (nombre entier). Les deux solutions encadrantes envisageables sont:

  • 176.7 tr/min (p=17)
  • 166.7 tr/min (p=18)

     On choisira la solution 18 paires de pôles et donc N=166.7 tr/min (considérations des alternatoristes).

     Pour choisir la turbine-pompe, il faut trouver une courbe caractéristique en accord avec la vitesse obtenue précédemment, telle que le diamètre de roue soit le plus petit possible (considération économique) et que l'on respecte un critère de stabilité à 3% caractéristique des turbine-pompe. (voir schéma ci dessous).

 

Schéma de principe

(Source: Maxime Daniel et Adrien Napoly)

      Le résultat obtenu est une roue de diamètre d'entrée dans le sens turbine 5.95 m et de diamètre d'entrée de la bâche spirale 5,00 m.

      On peut aussi déterminer la plage des débits de fonctionnement, débits qui seront donc commandés par la marée ainsi que le taux de remplissage du bassin.

     Il faut également s'intéresser à l'enfoncement, c'est à dire la différence entre le niveau d'eau aval et l'axe du distributeur. Pour cela, nous utilisons les résultats du tracé de référence. En effet, l'enfoncement est directement lié à la cavitation en pompe. Pour chaque tracé, nous observons une "poche" de cavitation définie par le NPSH. L'enfoncement est déterminé de façon à être minimum (pour diminuer les coûts de génie civil) et afin que les points de fonctionnement de la machine soient en dehors de la cavitation, pour limiter l'érosion. Dans notre cas, on a un enfoncement minimum de 30 m.

 

Page éditée par Maxime Daniel et Adrien Napoly