Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Lucien MEGNINT : Ingénieur des Arts et Manufactures - Ancien Adjoint au Directeur Technique de la Société Neyrpic
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Georges VERDURAND : Ingénieur des Arts et Manufactures - Ancien Directeur Technique des Ateliers Bouvier (actuellement Bouvier Hydro-Grenoble)
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Robert REY : Ingénieur des Arts et Métiers - Professeur à l'École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers – CER Paris - Cet article a été revu et augmenté par le dernier auteur.
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Lire l’articleINTRODUCTION
Sauf cas particulier, une turbine hydraulique comporte les trois organes caractéristiques des turbomachines, à savoir : un distributeur, le rotor et éventuellement un diffuseur.
Signalons cependant que si les turbines à action ne comportent pas de diffuseur, pour les turbines à réaction, par contre, le diffuseur existe toujours. Il sert à récupérer une fraction de l'énergie cinétique à la sortie de la roue et la hauteur géométrique existant entre cette sortie et le niveau aval de l'aménagement. De par sa fonction, il crée ainsi une dépression à la sortie de la roue et, pour cette raison, il est souvent appelé aspirateur ou tuyau d'aspiration.
Les différents types de turbines hydrauliques répondent à des fonctions relativement précises qui peuvent servir de base à une classification sommaire. Dinstinguons ainsi :
-
les turbines Pelton adaptées aux chutes supérieures à 100 m et de puissance maximale possible de 350 MW ;
-
les turbines Francis adaptées aux chutes moyennes comprises entre 20 et 900 m et de puissance maximale possible de 1 000 MW ;
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les turbines Kaplan et hélice fonctionnant sous des basses chutes, normalement inférieures à 80 m, et de puissance maximale possible de 400 MW ;
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les groupes bulbes, de type entièrement immergé, adaptés aux basses chutes également mais en moyenne plus basses que pour les turbines Kaplan (environ 20 m maximum) ;
-
les groupes turbines-pompes, machines réversibles, qui équipent les centrales d'accumulation par pompage.
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Turbines Pelton
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1. Classification des turbines
Pour une turbine hydraulique, la hauteur disponible ou hauteur nette H, est égale à la hauteur de chute brute H 0 diminuée des pertes de charge Δh dans les conduites extérieures à la machine (figure 1) :
Comme pour toutes les turbomachines, les problèmes à traiter concernant les turbines hydrauliques se présentent sous deux formes :
-
dimensionnement de la machine la mieux adaptée répondant à un cahier des charges donné ;
-
évaluation des performances d'une machine existante en fonction des données de fonctionnement.
Examinons plus en détail ces deux démarches.
1.1 Dimensionnement d'une machine
L'objectif de cette première démarche consiste à réaliser le dimensionnement de la machine la mieux adaptée répondant aux données du site à équiper : hauteur nette H, débit-volume disponible q v . La machine la mieux adaptée signifie le plus souvent celle qui présentera le meilleur rendement pour une vitesse de rotation N mécaniquement acceptable et qui, en second lieu, présentera la meilleure adaptabilité au site. La puissance hydraulique disponible est d'ores et déjà calculable par la formulation classique :
Au même titre que les pompes, les turbines hydrauliques sont caractérisées par leur vitesse spécifique N sq (et plus anciennement N sp), dont les valeurs numériques permettent de préciser le type de turbine correspondant. Lorsque la vitesse de rotation est fixée, on peut calculer la vitesse spécifique à partir des données du cahier des charges :
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Classification des turbines
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PLUVIOSE (M.), PERILHON (C.) - Turbomachines. Description. Principes de base. - [BM 4 280] (2002).
-
(2) - PLUVIOSE (M.), PERILHON (C.) - Turbomachines. Mécanismes de la conversion d'énergie. - [BM 4 281] (2002).
-
(3) - PLUVIOSE (M.), PERILHON (C.) - Turbomachines. Thermodynamique de la conversion d'énergie. - [BM 4 282] (2003).
-
(4) - PLUVIOSE (M.), PERILHON (C.) - Turbomachines. Bilan énergétique et applications. - [BM 4 283] (2003).
-
(5) - PLUVIOSE (M.) - Similitude des turbomachines hydrauliques. - [BM 4 285] (2004).
-
(6) - EREMEEF (L.R.), REY (R.) - Turbines hydrauliques. Essais. Cavitation. - [BM 4 406] (2009).
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