Prsentation PowerPoint

Vibrations des grillesOuvrages et amnagements hydrauliques Prof. Anton Schleiss

Amchikak Marwan, Nafai Illias, Nguyen Ha-Phong, Sehaqui Hamza,Weill Florian

SommaireGnralitsSollicitation des grillesVibration des grillesTypes dcoulementsParamtres qui influencent la vibration des grillesCritre dterminantDgtsSolutions EnvisageableExercice

Fonction des grillesCes grilles, en gnral en acier inoxydable ou noir, servent protger les quipements mcaniques tels que les turbines, les pompes, etc.Stopper les corps flottantsStopper les poissonsEviter le passage des cailloux par la prise deau.

Types des grilles

Selon lcartement entre les barreaux Grilles fines :5-50 mmGrilles grossires : 100-300 mm

Ecartements Maximums Turbines Pelton: 20-30 mm Turbines Francis: 40-50 mmTurbines Kaplan: 80-100 mm GnralitsN.B: La surface nette de la grille doit assurer que la vitesse de leau ne dpasse pas 0.75 m/s pour des petites prises et 1.5 m/s pour les grandes.

Sollicitation des grillesObstruction d la pouss de leauImpact local d au nettoyageVibrations induites par le dtachement de tourbillons laval des barreaux

VibrationsLe dtachement se produit priodiquement, une fois droite une fois gauche du barreau

Types dcoulement

Ecoulement rampantRe 5Aucune instabilitPas de dtachementLcoulement se renferme

Ecoulement stationnaire5 < Re 48Pas de dtachementFormation de tourbillons

Ecoulement instationnaireRe >48Perte de symtrieDtachements des tourbillons de Von Karman

Illustration

Paramtres qui influencent les vibrations des grilles

Frquence propre

Vibrations des grilles

Critre dterminantfp doit tre suprieure au minimum 60% - celle de lexcitation afin dviter des vibrations trop fortes.

Dgts

Solutions envisageables

1- Agrandir lpaisseur des barreaux (Couteux)2- Diminuer la distance entre les supports horizontaux, fixation latrale des supports horizontaux aux parois/ piliers.3- Diminuer la distance entre les supports horizontaux, renforcement latral des lments de grilles avec des barreaux diagonaux

N.B: La distance entre les supports horizontaux doit tre choisie de telle manire que:

Exercice

1. Dbit disponible

Dbit dinstallation

2. Choix turbineTurbines (Trade&Larinier)Risque de mortalit des poissonsPelton100 %Francis37 %Kaplan9 %CasQNHBAVobdD1512480.634061.2213136180.736061.631513.2722.40.677081.94301410400.758082.555014.51358.50.8590103.067515.5201100.68100103.6710024.5261170.8590103815025.5402200.68100103.6

3. RisquesLa grille peut tre soumise dun point de vu de louvrage hydraulique:A lobstruction: BancNettoyage: Des impacts locaux pendant la phase de nettoyage mcanique de la grille par des dgrillages est considreVibration

4. Calcul de ReynolddVVe (eau 20)0.006 m0.73 m/s1,007*10-6 m/s

Re = 4380 > 48

Apparition de Von Karman : risque de problme due au vibration Vrification aux vibrationsStdVf0.1556 mm0.73 m/s18.86

f < 0.6*fp ?f0.6*fp18.862.93Hz6.67 Hz

Prendre de plus gros diamtre pour les barreaux Modifier la forme des barreaux pour avoir un plus grand nombre de Strouhal donc une forme plus arodynamiqueUtiliser des matriaux de telle sorte avoir une flche trs grandeFixer les supports horizontaux aux parois/pilier latrauxRenforcement latral des lments de grille avec des barreaux diagonaux

4a. Nombre dappui latral ncessaire. (cas rotation libre)

Appuis latraux: forme circulaire de diamtre 20mm

Rotation libreffp0,6*fpUn appui intermdiaire18,86Hz19.54Hz11.73HzDeux appuis intermdiaires18,86Hz44Hz26.4HzDonc il faut deux appuis latraux pour satisfaire le critre

4b. Barreaux verticaux circulaire (d=30mm)dVVe (eau 20)Re0.03 m0.73 m/s1,007*10-6 m/s21900 > 48

f < 0.6*fp ?f0.6*fp4.87 Hz2.82 Hz6.65 Hz

Appuis latraux: forme circulaire de diamtre 20mmRotation libreffp0,6*fpUn appui intermdiaire4.87 Hz19.5 Hz11.7 HzDonc il faut un appuis latraux pour satisfaire le critre5. Calcul des cots des diffrentes solutionsOuverture entre les barreauxb : 54mmpaisseur des barreaux verticaux rectangulaires : 6mmpaisseur des barreaux verticaux circulaires : 30mmpaisseur des appuis latraux : 20mmCot de la grille : 6CHF/kg

Barreaux verticaux rectangulaires

Largeur de la prise deauBpaisseur des barreauxdOuverture entre les barreauxbNombre douverture xNombre de barreau verticauxPoids totalCot6m6mm54mm100101478kg2864CHFNombre dappuis latrauxDiamtrePoids totalCot220mm29kg170CHFCot total = 3034CHFBarreaux verticaux circulaire

Largeur de la prise deauBpaisseur des barreauxdOuverture entre les barreauxbNombre douverture xNombre de barreau verticauxPoids totalCot6m30mm54mm71721336kg8016CHFNombre dappuis latrauxDiamtrePoids totalCot220mm15kg85CHFCot total = 8101 CHFConclusionLusage de barreaux de forme rectangulaire est plus intressant que lusage de barreaux de forme sphrique : trois fois moins chre

Merci pour votre attention