Une seconde vie pour les centrales hydro-électriques Modernisation des usines électriques

Auteur / Rédacteur: Christian Gempeler, Wandfluh AG / Gilles Bordet

En tant que concepteur et fabricant de valves hydrauliques de haute précision avec l’électronique correspondante, Wandfluh entretien en Suisse et à l’étranger une structure de construction largement étayée de systèmes et de centrales hydrauliques.

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Figure 2.
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(Image : Wandfluh AG)

Ces activités se trouvent principalement dans les secteurs industrie, mobile, construction navale et énergie.

  • Dans le secteur industriel, Wandfluh travaille depuis des années en collaboration avec des constructeurs de machines renommés en Suisse et à l’étranger, et fournit aux partenaires industriels un grand nombre de centrales hydrauliques spécialement adaptées exactement aux besoins du client quant à la forme, les dimensions et la fonction.
  • La tendance actuelle dans l’industrie mobile va de toute évidence en direction de véhicules de base pour emplois multiples avec les accessoires les plus divers afin de pouvoir rentabiliser les machines complexes au maximum. Ceci exige une hydraulique de bord complète et variée pour l'exploitation. On trouve donc dans le porte-feuille de Wandfluh le programme PME (Electronique Mobile Programmable) qui permet par exemple de piloter via un display et une interface pour bus CAN de nombreux composants électroniques et commandes de valves.
  • Pour la construction navale Wandfluh livre d’une part des composants hydrauliques avec protection antidéflagrante et anticorrosion, en particulier avec de très faibles fuites, d’autre part des distributeurs électro-magnétiques compensés en pression qui sont utilisées même avec une pression externe très élevée comme par exemple dans les sous-marins et robots sous-marins.

Dans la branche hautement innovante de l’énergie, les exigences posées à un système hydraulique résident principalement dans la durée de vie, la fiabilité et la sécurité des composants individuels. Le premier projet dans le domaine de l’énergie renouvelable auquel Wandfluh a participé remonte au début des années soixante. Depuis, un grand nombre de projets ont été réalisés spécialement dans les secteurs de l’énergie hydroélectrique et thermique.

Un savoir spécialisé et la plus grande expérience possible dans la conception et la calculation de tels systèmes hydrauliques sont de grande utilité spécialement dans le secteur de l’énergie, car dans ces projets il s’agit la plupart du temps de « prototypes » , mis le plus souvent en service continu et dans un environnement avec des conditions de sécurité augmentées. Dans cette branche, la durée d’utilisation est de l’ordre de 40 ans et plus. Elle est ainsi bien plus grande que pour les autres terrains d’action.

Le dernier exemple d’un projet Wandfluh dans l’énergie renouvelable réside dans une usine hydroélectrique dans le canton de Glaris, pour laquelle en raison d’une révision partielle, deux nouvelles centrales hydrauliques avec divers composants complémentaires ont été développées. L’usine hydroélectrique, qui date de 1964, est équipée de deux turbines Francis fonctionnant séparément. Avec un débit nominal de 32 m3/s et une production annuelle moyenne d’environ 80 GWh, elle compte parmi les plus grandes centrales de Suisse. L’adjudication du projet s’est donnée via un appel d’offres, dans lequel les critères énergétiques et les approches innovantes ont été comprises dans l’évaluation. En plus des améliorations économiques et énergétiques, le concept Wandfluh a intégré des approches d’économie de ressources, comme par exemple lors des vidanges d‘huile, une diminution du besoin en huile hydraulique d’env. 400 litres, ce qui donne chaque fois une économie d’env. Fr. 6'000.- pour une durée de service de plusieurs décennies.

Centrale hydraulique développé pour la modernisation de l’usine électrique

Figure 1.
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(Image : Wandfluh AG)

Fig. 1 : Le but principal de cette révision partielle planifiée était la modernisation de la commande électrique et son intégration liée dans le système de commande de l’exploitant de l’usine. Dans ce but une nouvelle unité de commande a été développée par une tierce entreprise, dans laquelle les amplificateurs électroniques SD7 de Wandfluh ont été directement intégrés. Le système hydraulique ainsi piloté reprend d’une part la régulation du nombre de tours des turbines et d’autre part l’arrêt normal ou d’urgence des turbines par une séparation complète de l’admission de l’eau sous pression. Ceci s’effectue par une grande vanne à boisseau sphérique avec régulateur de pression à la suite, ce qui amortit les énormes surpressions dans l’eau qui sont générées par l’ouverture et la fermeture de cette vanne à boisseau. En raison des forces très élevées qui résultent de la production électrique par l’énergie hydraulique, de très hautes exigences sont posées spécialement dans ce domaine aux installations techniques de sécurité. En plus des redondances habituelles, déjà lors la planification, de grands accumulateurs hydrauliques ont été incorporés qui garantissent, même en cas de panne de courant, un arrêt correct des turbines via la vanne à boisseau et le régulateur de pression. Au contraire des vannes à boisseau qui sont prévues pour une pression de service de 80 bar, les régulateurs de turbine travaillent à une pression beaucoup plus basse de 18 bar seulement.

Test du produit développé selon des programmes comprimés

Figure 2.
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(Image : Wandfluh AG)

Fig. 2 : Le problème d’un système hydraulique avec des pressions relativement basses et des débits volumétriques élevés apparaît dans le fait que les plus petites variations de pression mènent à des déviations de commande et le système peut tomber en oscillation. Les conditions de pression définies au préalable doivent impérativement être maintenues stables et indépendamment d’une variation de charge. Dans un projet de cette dimension, ceci est un défi intéressant qui ne peut être résolu qu’avec la mise en œuvre de composants hydrauliques spécialement construits.

Les avantages significatifs d'un lieu interne de développement et de production apparaissent ici. Par une collaboration étroite entre les différentes équipes d’ingénierie mais aussi directement avec le client, un système hydraulique adapté sans compromis aux besoins du client a été développé, ce qui garantit un service continu fiable pour les décennies à venir. MSM

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