LES FORCES HYDRAULIQUES : Quelques Installations d'Accumulation par pompage récemment réalisées en France et à l'Etranger

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LA H O U I L L E B L A N C H E

J. RE Y , Éditeur, G R E N O B L E

A U . A ' ^ F r a n c e . . . 30 francs / , » » ,

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. Abonnement pour une A n n é e j Étranger 40 francs \ Numéro : 5 francs

Compte Chèques Postaux LYON 5-84

S O M M A I R E

LES FORCES HYDRAULIQUES. — Quelques Installations d'Accumulation p a r pompage récemment réalisées en F r a n c e et ù l'Etranger, p a r M. M A R T I N , Ingénieur en chef à la Compagnie de Construction mécanique « Procédés Sulzer ».

HYDRAULIQUE. — L a solution générale du Problème de la détermination des Dimensions Economiques M a x i m u m d'une conduite forcée en m é t a l et son application a u x Calculs

pratiques (Fin), p a r P . S A N T O - R I N I , ingénieur E . P . Z . , directeur de la «S. A. d ' E t u d e s et d ' E n t r e p r i s e s » , d'Athènes.

ÉLECTRICITÉ. — Conférence de M. Henri CHAUMAT, professeur au Conservatoire National des Arts et Métiers. — L'énergie Electrique. — L'Enseignement Technique à l'Exposition de Grenoble.

LÉGISLATION. — Les Sociétés civiles et les nouvelles exigences fiscales (Loi du 22 mars 1924), p a r P a u l BOUGAULT, avocat à la Cour d'appel de Lyon.

DOCUMENTATION. — BIBLIOGRAPHIE.

LES FORCES HYDRAULIQUES

Quelques Installations d ' A c c u m u l a t i o n par p o m p a g e r é c e m m e n t réalisées e n France et à l'Etranger

P a r M. M A R T I N , Ingénieur en chef à la Compagnie de Construction mécanique « Procédés Sulzer »

Le p r o b l è m e de l ' a c c u m u l a t i o n de l'énergie sous quelque forme qu'elle se p r é s e n t e a, d e ^ t o u t t e m p s , h a n t é l'esprit des techniciens. P l u s p a r t i c u l i è r e m e n t , depuis q u e l'on s'est préoccupé d'économiser d ' u n e façon rigoureuse les ressources naturelles mises à n o t r e disposition. On a cherché alors, d ' u n e p a r t , à aug

menter la p u i s s a n c e des centrales de p r o d u c t i o n , soit t h e r m i q u e s soit h y d r a u l i q u e s , le r e n d e m e n t des chaudières, des t u r b i n e s hydrauliques ou t h e r m i q u e s e t des génératrices s'améliorant avec l'augmentation de puissance des u n i t é s , d ' a u t r e p a r t , à régula

riser la charge des s t a t i o n s de p r o d u c t i o n e t à les faire travailler en p e r m a n e n c e a u voisinage de leur puissance de régime, c'est- à-dire de leur r e n d e m e n t o p t i m u m .

Les pointes de charge p e u v e n t d a n s t o u s les cas, soit chez le producteur, soit chez le c o n s o m m a t e u r être compensées p a r l'emploi de m o t e u r s à c o m b u s t i o n i n t e r n e , i n s t r u m e n t de secours par excellence grâce à sa mise en r o u t e i n s t a n t a n é e , à son e x t r ê m e facilité de c o n d u i t e e t à son h a u t r e n d e m e n t .

L ' a c c u m u l a t i o n p a r p o m p a g e , d ' a u t r e p a r t , p e r m e t , grâce 'à cet ensemble r e m a r q u a b l e m e n t souple que c o n s t i t u e l'accou

plement direct des p o m p e s centrifuges à des m o t e u r s électriques, d'utiliser d ' u n e façon p a r t i c u l i è r e m e n t o p p o r t u n e l'excédent d'énergie a u x é p o q u e s de faible c o n s o m m a t i o n .

Ou fera alors refouler le g r o u p e m o t o - p o m p e d a n s un réservoir supérieur d o n t la c a p a c i t é p o u r r a être d ' a u t a n t plus faible

p o u r u n e q u a n t i t é d'énergie donnée, q u ' o n a u r a p u le placer p l u s h a u t ; au contraire, a u x époques où la c o n s o m m a t i o n t e n d à dépasser la puissance disponible sur le réseau, l'eau accumulée d a n s le réservoir supérieur r e p r e n d r a en sens inverse le chemin p r é c é d e m m e n t accompli sous l'action des p o m p e s centrifuges e t v i e n d r a a c t i o n n e r des t u r b i n e s h y d r a u l i q u e s placées d a n s la m ê m e s t a t i o n que le g r o u p e de p o m p a g e p r é c é d e m m e n t cité.

A l ' é c h a p p e m e n t de la t u r b i n e , l'eau p o u r r a être recueillie d a n s u n réservoir inférieur d'où elle r e p r e n d r a à u n e p r o c h a i n e é p o q u e creuse de c o n s o m m a t i o n , son m o u v e m e n t de v a et v i e n t , soit, lorsque la disposition t o p o g r a p h i q u e de la région s'y p r ê t e , p o u r s u i v r e sa r o u t e vers l ' a v a l e t p a r t i c i p e r à la m a r c h e d ' a u t r e s usines hydroélectriques.

L a solution sera d ' a u t a n t moins difficile, a u p o i n t de vue génie civil, q u e l'on p o u r r a disposer de différences de niveau plus i m p o r t a n t e s p e r m e t t a n t d'utiliser a u m a x i m u m la c a p a c i t é du réservoir n a t u r e l ou artificiel d o n t on p o u r r a disposer.

Aussi, est-ce d a n s les régions m o n t a g n e u s e s q u ' o n t été réalisées j u s q u ' à ce j o u r les i n s t a l l a t i o n s de ce t y p e . Le principe de leur f o n c t i o n n e m e n t ressort n e t t e m e n t de la v u e d'ensemble d ' u n e i n s t a l l a t i o n déjà ancienne c o n s t r u i t e p a r la m a i s o n Sulzer p o u r la Société A n o n i m a E l e c t t r i c i t a A l t a I t a l i a ( p h o t o 1).

On y distingue la centrale h y d r o - é l e c t r i q u e , située à p r o x i m i t é du réservoir inférieur e t d'où p a r t la c o n d u i t e de refoulement de Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1925023

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la p o m p e r e l i a n t cette c e n t r a l e au réservoir supérieur. L ' e a u accumulée r e t o u r n e au réservoir inférieur p a r c e t t e m ê m e conduite, et a c t i o n n e p e n d a n t les périodes de g r a n d e consom

m a t i o n de c o u r a n t les t u r b i n e s accouplées a u x g é n é r a t e u r s . Certains esprits a u d a c i e u x ont également songé à utiliser à l'application de ce principe, les réservoirs n a t u r e l s q u e consti

t u e n t d a n s les mines les a l b r a q u e s qui a l i m e n t e n t les p o m p e s d ' e x h a u r e . Il n ' e s t p a s d o u t e u x q u ' e n créant à la surface un réservoir supérieur de capacité convenable et en i n s t a l l a n t au

Fig. I.— Disposition générale d'une installation d'accumulation

fond groupe génératrice h y d r o é l e c t r i q u e et groupe de p o m p a g e , on p o u r r a i t réaliser le m o u v e m e n t de v a e t vient d o n t il a été question t o u t à l'heure e t régulariser ainsi la charge des centrales t h e r m i q u e s des régions minières, ce qui ne serait p a s sans i n t é r ê t . L'idée n ' a c e p e n d a n t p a s été réalisée j u s q u ' à ce j o u r .

Au p o i n t de v u e t u r b i n e s e t génératrices électriques, la réali

sation d ' u n e installation d ' a c c u m u l a t i o n ne soulève a u c u n problème n o u v e a u .

P a r contre, au p o i n t de v u e p o m p e , les u n i t é s à m e t t r e en œ u v r e dépassent snsiblement, en puissance, celles auxquelles on é t a i t h a b i t u é j u s q u ' a l o r s . Si les h a u t e u r s m a n o m é t r i q u e s auxquelles on a à faire face sont de l'ordre de celles constatées d a n s les p o m p e s d ' e x h a u r e de mines, les débits, p a r contre, sont sensiblement supérieurs e t nécessitent des m a c h i n e s dont les dimensions posent au p o i n t de v u e c o n s t r u c t i o n u n certain n o m b r e de problèmes n o u v e a u x .

Bien e n t e n d u , il n ' e s t p a s dans mes i n t e n t i o n s d ' a p p r e n d r e à un a u d i t o i r e de techniciens et de spécialistes particulièrement qualifiés, la façon d o n t doit se réaliser u n e s t a t i o n d ' a c c u m u l a t i o n . J e m e propose, plus m o d e s t e m e n t , de faire passer sous

vos y e u x quelques-unes des installations réalisées j u s q u ' à ce jour, de façon à v o u s p e r m e t t r e de vous r e n d r e c o m p t e , p a r les puis

sances déjà a t t e i n t e s , que s o m m e t o u t e , rien n ' i n t e r d i t de songer p o u r l'avenir à des s t a t i o n s de plus g r a n d e envergure encore.

J e ne citerai que p o u r mémoire l'installation déjà ancienne réalisée à Chevenoz (Haute-Savoie) p o u r la Société d'Electricité d ' E v i a n T h o n o n A n n e m a s s e vers 1910 qui ne c o m p o r t e que des unités de 600 CH et vous e n t r e t i e n d r a i s u r t o u t des 4 installations de plusieurs milliers de c h e v a u x réalisées depuis la guerre et équipées de p o m p e s centrifuges multicellulaires Sulzer.

L ' I N S T A L L A T I O N D E V I V E R O N E

L a Società A n o n i m a E l e c t r i c i t a A l t a I t a l i a à T u r i n dis

pose d a n s le P i é m o n t d ' u n i m p o r t a n t faisceau d'usines h y d r o électriques d o n t la charge est régularisée, à l'Usine de Viverone, p a r p o m p a g e d a n s le. lac de Viverone, e t refoulement au lac B e r t i g n a n o s i t u é sur u n p l a t e a u supérieur. N o u s a v o n s donc ici u n e i n s t a l l a t i o n c o m p o r t a n t réservoir inférieur et supérieur n a t u r e l s d o n t la différence de niveau p e u t varier de 139 à 149 m.

Le lac de B e r t i g n a n o a u n e c o n t e n a n c e de 300.000 m³ qui peut ê t r e portée p a r des e x h a u s s e m e n t s successifs de b a r r a g e à

Fig. 2 . - Groupe à double effet, de 5.0CÛ C V, de ia S. A, Electricita de Al ta Italia.

480,000 e t 960.000 m³, ce qui correspond à des accumulations respectives de 100.000-160.000 et 320.000 K w / h . e n v i r o n .

L ' o r g a n e essentiel de l'Usine de p o m p a g e est u n g r o u p e turbo m o t e u r p o m p e ( p h o t o 2) de 5.000 CH qui c o m p o r t e au centre la m a c h i n e électrique reliée p a r d e u x a c c o u p l e m e n t s débrayables, d ' u n e p a r t à la t u r b i n e h y d r a u l i q u e qui p e u t l ' e n t r a î n e r en géné-

Fig. 3.— Coupe de la pompe de 5.000 CV, de la S. A.

Electricita de Alta Italia.

r a t r i c e , d ' a u t r e p a r t , à la p o m p e centrifuge q u e l'alternateur p o u r r a e n t r a î n e r en f o n c t i o n n a n t alors en m o t e u r synchrone.

Le d é m a r r a g e de ce genre d ' u n i t é s se fait à l'aide de la turbine qui est m a i n t e n u e accouplée à la p o m p e j u s q u ' à ce q u e celle-ci a i t a t t e i n t la vitesse de s y n c h r o n i s m e du m o t e u r . Celui-ci est alors b r a n c h é sur le réseau, la t u r b i n e découplée, e t l'on peut ensuite charger l e n t e m e n t le g r o u p e p a r o u v e r t u r e progressive de la v a n n e .

L a p o m p e (photo 3) est du t y p e centrifuge à h a u t e pression à d e u x étages. L ' a m o r ç a g e se fait p a r p o m p e à air à piston.

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Il n'y a donc p a s de clapet d ' a s p i r a t i o n ; cette disposition est à recommander en raison d e l ' e n c o m b r e m e n t de ces appareils e t des pertes de c h a r g e qu'ils créent à l ' a s p i r a t i o n . L a c a p a c i t é d'aspi

ration des p o m p e s l i m i t a n t forcément la h a u t e u r de la l a m e d'eau à pomper du réservoir inférieur, il y a n a t u r e l l e m e n t le plus h a u t intérêt à diminuer au m a x i m u m les p e r t e s de charge à l'aspi

ration et utiliser t o u t e la c a p a c i t é d ' a s p i r a t i o n de la p o m p e exclusivement en h a u t e u r g é o m é t r i q u e .

Les v a r i a t i o n s de la h a u t e u r de refoulement ainsi que de la fréquence sur le réseau o n t imposé, p o u r Jes p o m p e s , u n fonc

tionnement à régime v a r i a b l e qui est résumé sur les caractéris

tiques (photo 4) débit-pression établies p o u r divers régimes

Fig. i.— Courbes caractéristiques de la pompe du groupe de 5.000 C V de la S. A. Electricita de Alta Italia.

de vitesse et de puissance. On p e u t s'y r e n d r e c o m p t e que p o u r des hauteurs m a n o m é t r i q u e s de refoulement a l l a n t de 140 à 182 mètres, c'est-à-dire e n c a d r a n t l a r g e m e n t les données de l'installation et des vitesses comprises e n t r e 735 et 750 t o u r s / minutes, c'est-à-dire c o r r e s p o n d a n t à une v a r i a t i o n d ' u n e période dans la fréquence, la puissance absorbée se m a i n t i e n t entre 3.800 et 4.600 CH a v e v u n r e n d e m e n t oscillant e n t r e 76 e t 78 %. Il est é v i d e m m e n t essentiel de pouvoir m a i n t e n i r une telle permanence de r e n d e m e n t p o u r des v a r i a t i o n s de pression aussi i m p o r t a n t e s , g é n é r a l e m e n t imposées p a r la v a r i a t i o n du niveau dans les réservoirs inférieur e t supérieur.

La même i n s t a l l a t i o n c o m p o r t e , en o u t r e , u n g r o u p e m o t o pompe i n d é p e n d a n t (sans t u r b i n e h y d r a u l i q u e ) de 1.250 chevaux.->

L'utilité de c e t t e u n i t é s'explique p a r le fait que les périodes de fonctionnement de l'usine en s t a t i o n de p o m p a g e et en s t a t i o n génératrice d é p e n d e n t essentiellement des conditions locales ; or elles nécessitent ici des stades de m a r c h e b e a u c o u p plus brefs en station de p o m p a g e q u ' e n s t a t i o n génératrice ; il f a u t p a r conséquent, p o u r é t a b l i r l'équilibre des débits t o t a u x d a n s les deux sens, des p o m p e s d o n t le d é b i t i n s t a n t a n é soit sensiblement supérieur à celui de la ou des t u r b i n e s .

H faut tenir c o m p t e en o u t r e du r e n v e r s e m e n t des r e n d e m e n t s qui entraîne p o u r ' u n g r o u p e à double effet comme, celui de Vive-

rone une plus g r a n d e c o n s o m m a t i o n d'eau lorsqu'il fonctionne

e n turbine que lorsqu'il fonctionne en p o m p e .

Prenons p a r e x e m p l e u n a l t e r n a t e u r de 5.000 K w f o n c t i o n n a n t

a v e c u n r e n d e m e n t de 95 % ; il est a c t i o n n é p a r u n e t u r b i n e a y a n t u n r e n d e m e n t de 85 % , f o n c t i o n n a n t sbus u n e c h u t e n e t t e de 145 m. c o r r e s p o n d a n t à une h a u t e u r g é o m é t r i q u e de 150 m è t r e s .

Le r e n d e m e n t global sera donc : 0,85 x 0,95 X 0,95 = 0,75 environ, e t le débit d e m a n d é p a r la t u r b i n e : 4.400 litres/seconde.

L e m ê m e a l t e r n a t e u r f o n c t i o n n a n t en m o t e u r a v e c m ê m e r e n d e m e n t p o u r r a e n t r a î n e r une p o m p e centrifuge qui, p o u r la m ê m e h a u t e u r g é o m é t r i q u e de. 150 m. d e v r a fournir u n e h a u t e u r m a n o m é t r i q u e de refoulement de 155 m . environ.

Si la p o m p e a un r e n d e m e n t de 80 %, le r e n d e m e n t de l'en

semble ne sera plus que 0,80 x 0,95 x 0,95 = 0,72 e t le débit- fourni p a r la p o m p e sera à celui nécessité p a r la t u r b i n e , d a n s le r a p p o r t du p r o d u i t de r e n d e m e n t s , soit 0,54 ou 2.300 litres/se

conde environ.

U n g r o u p e à double effet d a n s le genre de celui de Viveronc d é b i t e r a donc, f o n c t i o n n a n t en p o m p e , 54 % seulement de la q u a n t i t é d'eau qu'il absorbe en t u r b i n e . E n d ' a u t r e s t e r m e s , il f a u d r a environ 7 heures à la p o m p e p o u r r e m o n t e r l'eau q u ' a u r a consommée la t u r b i n e en 4 heures.

par scconáe.

!n«.:S/JCwÀM' çaràçiérMbpM*. U pomp* da 1256 BP (B coûtant), Fig. 5, — Courbes caractéristiques de la pompe du groupe

de 1.250 C. V. de la S. A. Electricita de Alta Italia.

Ces conditions e x p l i q u e n t la nécessité où l'on se t r o u v e sou

v e n t , d a n s de pareilles installations, de compléter les u n i t é s à double effet p a r des m o t o - p o m p e s centrifuges électriques p o u r accélérer le m o u v e m e n t de r e m o n t é e , de l'eau

Le cas se p r o d u i r a p a r exemple l o r s q u ' u n e x p l o i t a n t v o u d r a installer p o u r son usage personnel e t d'accord a v e c u n secteur, u n e s t a t i o n d ' a c c u m u l a t i o n p o u r y m e t t r e en réserve, à l'aide du c o u r a n t de n u i t , disponible p a r exemple p e n d a n t 8 heures seulement, l'énergie nécessaire à son i n s t a l l a t i o n p e n d a n t les 16 a u t r e s heures de la j o u r n é e .

P o u r en revenir à l'installation de Viverone, elle c o m p o r t e donc, o u t r e u ñ g r o u p e à double effet de 5.000 CH, u n e p o m p e électrique de 1.250 CH d o n t le d i a g r a m m e ( p h o t o 5) r é s u m e les conditions de m a r c h e . P o u r cette u n i t é encore, on v o i t q u e le r e n d e m e n t a u x a b o r d s des conditions de m a r c h e n o r m a l e se m a i n t i e n t au voisinage de 80 % . A souligner que ce d i a g r a m m e , comme d'ailleurs celui que v o u s avez v u p r é c é d e m m e n t , s o n t des d i a g r a m m e s établis d ' a p r è s les essais e t non des d i a g r a m m e s calculés.

U n e a u t r e forme du m ê m e d i a g r a m m e ( p h o t o 6) consiste, à r e p r é s e n t e r les débits, r e n d e m e n t s e t vitesses à h a u t e u r m a n o m é t r i q u e c o n s t a n t e . Cette forme p e r m e t de se r e n d r e c o m p t e i m m é d i a t e m e n t q u a n d — e t le cas n ' e s t p a s r a r e —- la vitesse

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est exposée à varier du fait de la fréquence, les d é b i t s que l'on p e u t a t t e i n d r e à différentes vitesses. On voit ici p a r e x e m p l e q u ' e n dessous de 930 t o u r s / m i n u t e s (48 périodes) le débit descend au-dessous de 100 litres/seconde et le r e n d e m e n t t o m b e à 50 % ce qui r e n d l'utilisation de c e t t e p o m p e à peu près sans i n t é r ê t , puisque débit e t r e n d e m e n t n o r m a u x à la vitesse n o r m a l e de 960 t o u r s / m i n u t e sont r e s p e c t i v e m e n t de 400 litres e t 80 ^0/_/0

Les essais de c e t t e i n s t a l l a t i o n ont été l'occasion de quelques c o n s t a t a t i o n s sur les coups de bélier, c o n s t a t a t i o n s que je crois i n t é r e s s a n t de signaler ici :

Il a v a i t été c o n v e n u ,pour des raisons de construction de la

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Fig. 6.— Courbes caractéristiques de la pompe du groupe de 1.250 CV de la S. A. Electricita de Alta Italia.

conduite forcée, q u ' e n cas d ' i n t e r r u p t i o n de c o u r a n t , c'est-à-dire lors de la déconnexion b r u s q u e du m o t e u r , la surpression dans la conduite de refoulement, r é s u l t a n t du coup de bélier dû à cette p e r t u r b a t i o n ne devait p a s dépasser 15 % de la pression de régime. Les v a l e u r s de cette surpression, qui p e u v e n t être calculées d a n s les i n s t a l l a t i o n s de t u r b i n e s , n ' é t a i e n t p a s déter- minables à priori p o u r des installations de p o m p e s . L'essai fait spécialement à ce sujet d a n s l'installation de Viverone démon

t r a qu'elle é t a i t considérablement supérieure a u x prévisions.

La pression d a n s la conduite de 700 m . de longueur e t 1.450 m m .

Fig. 1.— Diagramme des coups de bélier dans une conduite de refoulement de pompage d'accumulation.

de d i a m è t r e i n t é r i e u r s'éleva de 14,3 à 19,5 a t m o s p h è r e s lors de la suppression b r u s q u e de 4.000 CH au t a b l e a u de distribution ; l ' a u g m e n t a t i o n de la pression é t a i t donc de 36 % . Le mécanisme du coup de bélier, d a n s le cas d ' u n e p o m p e , p e u t s'expliquer c o m m e s u i t : en cas d ' i n t e r r u p t i o n de c o u r a n t il y a d i m i n u t i o n r a p i d e du n o m b r e de t o u r s de la p o m p e en raison de la faible i n e r t i e des masses en m o u v e m e n t ; le débit diminue r a p i d e m e n t , m a i s la masse d'eau a t e n d a n c e à continuer, dans la con

d u i t e de refoulement, son m o u v e m e n t a s c e n d a n t e t il y a donc d ' a b o r d dépression d a n s la conduite ; à c e t t e dépression succède en v e r t u d u simple p h é n o m è n e du c o n t r e - c o u p , u n e surpression d ' u n e i n t e n s i t é s e n s i b l e m e n t égale. D é p r e s s i o n s e t pressions se succèdent plusieurs fois et ces oscillations, qui d i m i n u e n t rapi

d e m e n t , s ' a m o r t i s s e n t p o u r a b o u t i r finalement à la pression sta

t i q u e . L ' i n t e n s i t é e t la durée des oscillations d é p e n d e n t naturel

l e m e n t de la vitesse e t de la masse d ' e a u ; d o n c du dianiè t r e , de la longueur de la c o n d u i t e et aussi de sa forme ; des m e s u r e s e x a c t e s c o n c e r n a n t ces oscillations et. en particulier, leur durée n ' o n t m a l h e u r e u s e m e n t p a s p u être faites à Viverone. P a r c o n t r e , l ' i n s t a l l a t i o n d'accumula tion de l'usine d'électricité de Schaffhouse où les condition, de pression e t la disposition des conduites s o n t a p p r o x i m a t i v e m e n les m ê m e s q u ' à Viverone, d o n n a plus t a r d u n e occasion de fair ces essais. Le d i a g r a m m e ( p h o t o 7) en d o n n e les r é s u l t a t s . Il en ressort que l ' i n t e n s i t é des oscillations a u g m e n t e avec l'impor t a n c e de la puissance déconnectée, c'est-à-dire avec l'augmenta t i o n de la vitesse de l'eau d a n s la c o n d u i t e , ce qui é t a i t d'ailleur à prévoir.

L a p o m p e à laquelle correspond ce d i a g r a m m e débitai 400 litres/seconde dans u n e t u y a u t e r i e de 900 m m . de diamètr

Fig. 8. — Coupe d'un clapet de retenue avec by pass amortisseur.

e t de 2.100 m. de longueur. Les différents essais corresponden à des puissances, débits e t vitesses respectives de :

550 K w 700 K w 900 K w

175 1/s.

300 1/s.

400 1/s.

0,30 m / s . 0,50. m / s . 0,70 m/s.

On voit q u e , à Schaffhouse c o m m e à Viverone, les surpression o n t a t t e i n t de 36 à 41 % de la pression s t a t i q u e .

P o u r réduire ce chiffre, on se résolut finalement à Viveron à t r a n s f o r m e r en v a n n e de c o m m u n i c a t i o n à c o m m a n d e auto m a t i q u e , la v a n n e de f e r m e t u r e du b y - p a s s de 300 m m . d'où v e r t u r e e n t r e le clapet de réglage e t la p o m p e . L ' a p p a r e i l addi tionnel à c o m m a n d e h y d r a u l i q u e , formé p a r c e t t e v a n n e (fig- 8 fonctionne de façon a b s o l u m e n t a u t o m a t i q u e e t s'est parfaite m e n t c o m p o r t é .

Lors du f o n c t i o n n e m e n t de la p o m p e , la pression en A es p l u s g r a n d e q u ' e n B , à cause de la p e r t e de charge d u e au clape C ; en o u t r e , la surface du piston est m o i n d r e à sa face supérieure q u ' à sa face inférieure. E n conséquence, la v a n n e de communi

c a t i o n D s'ouvre et r e s t e o u v e r t e p e n d a n t la m a r c h e . En cas d ' i n t e r r u p t i o n de c o u r a n t ou, en général, lors de l'arrêt de la

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pompe, il y a f e r m e t u r e r a p i d e du clapet C, u n e p a r t i e de l'eau de la conduite de refoulement reflue i m m é d i a t e m e n t p a r la vanne o u v e r t e D ; le contre-coup d a n s la c o n d u i t e est ainsi considérablement a m o r t i . Toutefois, du fait du contre-coup, la pression devient plus forte en B q u ' e n A et il y a fermeture lente de la v a n n e de c o m m u n i c a t i o n ; la durée de c e t t e fermeture peut être e x a c t e m e n t réglée au m o y e n d'un robinet. Les essais effectués o n t d é m o n t r é que, lors de la déconnexion brus

que de 4.000 CII, l ' a u g m e n t a t i o n de pression ne dépassait guère 14 % environ. Il résulte d ' a u t r e s essais que, m ê m e lorsqu'on déconnecte 7.000 CH, cet accroissement de pression n ' e s t que de 16 à 17 % .

La t u y a u t e r i e de Viverone présente un d i a m è t r e de 1.450 m m . sur une longueur d'environ 700 m è t r e s .

Les différents essais notés au d i a g r a m m e correspondent donc à des vitesses d'eau de :

0 m. 98 p o u r l'essai à 4 . 0 0 0 CII et débit 1.600 1/s.

1 m. 20 — 5 . 0 0 0 — — 2 . 0 0 0 1/s.

1 m. 46 — 6 . 0 0 0 — — 2 . 4 0 0 1/s.

1 m. 70 — 7 . 0 0 0 — — 2 . 8 0 0 1/s.

I N S T A L L A T I O N D E S U S I N E S H A R T M A N N E T F I L S A M U N S T E R .

p e r m e t a u x Manufactures H a r t m a n n , a u x époques où elles n ' o n t p a s besoin, p o u r leur usage personnel, de la s t a t i o n d'accu

m u l a t i o n , de l'employer au service du secteur lui r e v e n d a n t le j o u r de l'énergie en e x c é d e n t accumulée la nuit.

E n a d m e t t a n t que l'accumulation doive, à elle seule, fournir t o u t e la puissance nécessaire a u x usines, c'est une puissance de 1900 CH (ou 1.400 K w ) à laquelle il faut faire face p e n d a n t 9 heures de t r a v a i l , soit 12.600 K w h . Le réservoir supérieur é t a n t

Fig. 10. — Disposition générale de l'installation d'accumulation des Usines Hartmann et Fils, à Munster (Haut-Rhin)

Au cours de ces 3 dernières années, nous a v o n s eu également l'occasion d'installer, à Munster, une s t a t i o n de p o m p a g e a n a -

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Fig. 0.— Importance de la surpression suivant la charge à l'instant de la fermeture.

logue, aux m a n u f a c t u r e s H a r t m a n n et fils qui y possèdent une des plus i m p o r t a n t e s usines textiles d'Alsace.

Le principal i n t é r ê t de cette installation réside dans le l'ait qu'elle a été établie t o u t d ' a b o r d non p a r un secteur, mais p a r un exploitant.

'-es usines H a r t m a n n sont n o r m a l e m e n t actionnées par

:> petites i n s t a l l a t i o n s hydroélectriques établies sur le bord

•le la Fcchl, mais d o n t la puissance est insuffisante a u x périodes île basses e a u x . C'est alors q u ' a p p a r u t l'utilité de l'installation dont je vais faire passer quelques vues sous vos y e u x .

En outre, p a r u n accord i n t e r v e n u e n t r e les Manufactures Hartmann e t la Société des F . M. du H . - R . c e t t e installation

installé à 400 m . environ au-dessus de l'usine, c h a q u e m³ d'eau a c c u m u l é e p r o d u i t environ 0,85 K w h .

L a c a p a c i t é d e v r a i t donc être au m i n i m u m de : 12.600

environ 15.000 m³. E n fait le réservoir a été c o n s t r u i t 0,85

p o u r 18.000 m³.

L ' i n s t a l l a t i o n (photo 10), c o m p o r t e u n réservoir inférieur car en période de basses e a u x , lorsque l'installation d ' a c c u m u -

Fig. 1 1 . — Plan de l'Usine d'accumulation des Manufactures Hartmann et Fils, à Munster (Haut-Rhin)

l a t i o n doit fonctionner p o u r le besoin des Usines, le débit de la F e c h t est t r è s faible e t il est nécessaire de procéder p a r et va v i e n t . Toutefois, ce réservoir n ' a que 15.000 m³, les e a u x de surface p o u v a n t en t o u t t e m p s assurer les quelque 1.000 m³ qui p o u r r a i e n t être nécessaires p o u r faire l ' a p p o i n t journalier.

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N a t u r e l l e m e n t , il y a lieu de tenir c o m p t e , d a n s l'établisse

m e n t de ce réservoir inférieur, de la capacité d ' a s p i r a t i o n des p o m p e s qui ne p e r m e t guère de prévoir l ' é p u i s e m e n t d ' u n e lame d'eau supérieure à 4 m . si l'on v e u t rester dans de b o n n e s condi

tions de r e n d e m e n t . L a surface du réservoir infkrieur a donc dû être p r é v u e en conséquence.

L ' u s i n e ( p h o t o 11) p r o p r e m e n t dite se compose de deux p a r t i e s a b s o l u m e n t distinctes. L ' u n e c o m p o r t e les u n i t é s h y d r o électriques actionnées d i r e c t e m e n t p a r la F e c h t en période

d ' a b o n d a n c e d'eau, l ' a u t r e contient la s t a t i o n d ' a c c u m u l a t i o n p r o p r e m e n t d i t e .

Comme l ' i n s t a l l a t i o n de Viverone, elle c o m p o r t e u n groupe à double effet avec a l t e r n a t e u r - g ê n é r a t r i c e - m o t e u r accouplé d ' u n e p a r t à u n e t u r b i n e de 2.100 CH, d ' a u t r e p a r t à u n e p o m p e centrifuge de 1740 CH capable de refouler environ 250 1/s. ou 900 m³/ h e u r e , soit environ 50 % du débit nécessaire à la t u r b i n e

Fig. 12.— Installation d'accumulation des Usines Hartmann et Fils, à Munster (Haut-Rhin). Vue intérieure.

dans le m ê m e t e m p s . P o u r ce motif e t aussi p o u r tenir compte de ce que les F . M. du H . R . ne p e u v e n t livrer du c o u r a n t de nuit que p e n d a n t u n e durée limitée, il fallait prévoir, comme nous l'avons v u t o u t à l'heure p o u r Viverone, des p o m p e s d ' a p p o i n t capable avec le groupe à double effet, de d o n n e r en 10 heures les 15.000 m³ nécessaires, soit 1.500 m³/ h e u r e ou environ 420 litres/seconde. Comme le g r o u p e à double effet donne déjà 250 litres/seconde, c'est donc u n a p p o i n t de 170 litres/seconde qui é t a i t nécessaire. II a été r é p a r t i en 3 unités, d o n t 2 de 50 1/s.

ou 300 K w e t u n e de 87 1/s. ou 480 K w .

L a division du débit d ' a p p o i n t e n t r e trois unités p e r m e t p a r u n choix j u d i c i e u x des u n i t é s mises en r o u t e de les faire travailler t o u j o u r s au voisinage de leur r e n d e m e n t o p t i m u m quel que soit le débit t o t a l nécessaire.

Sur les d e u x vues (photos 12 et 13 )de l'usine, on aperçoit au p r e m i e r p l a n l ' u n des g r o u p e s de 300 K w puis, en arrière, le d e u x i è m e g r o u p e de m ê m e puissance, le g r o u p e de 480 K w e t enfin, d a n s le fond, le g r o u p e à double effet d o n t on aperçoit d i s t i n c t e m e n t le d i s t r i b u t e u r de la t u r b i n e .

Les p o m p e s de c e t t e installation s o n t des unités du t y p e multicellulaire. L a p o m p e du groupe à double effet comporte 5 étages de roues e t t o u r n e à 1.000 t o u r s p a r m i n u t e avec u n ren

d e m e n t de 79 % .Les trois a u t r e s , e n t r a î n é e s p a r m o t e u r s asyn

chrones à 4 pôles t o u r n e n t à environ 1.480 t o u r s / m i n u t e et attei

g n e n t des r e n d e m e n t s de 77 et 74 % .

Les conditions de f o n c t i o n n e m e n t de la p o m p e à 5 étages du g r o u p e à double effet sont résumées sur le d i a g r a m m e (photo 14), qui p u t être établi en Usine sur a p p a r e i l s de m e s u r e étalon

nés e t p e r m i t ainsi de réaliser, lors de la mise en r o u t e de l'ins

t a l l a t i o n , la mise au p o i n t s u i v a n t e :

E n dépit des n o m b r e u s e s formules e m p i r i q u e s mises à notre disposition, il est e x t r ê m e m e n t difficile de définir p a r le calcul les p e r t e s de charge d a n s une t u y a u t e r i e , s u r t o u t lorsque celle-ci c o m p o r t e , sur son p a r c o u r s , un n o m b r e i m p o r t a n t d'appareils auxiliaires tels que v a n n e s , crépines, clapets, e t c . . L a hauteur m a n o m é t r i q u e t o t a l e sous laquelle a u r a à fonctionner u n e pompe t r a v a i l l a n t sous u n régime d o n n é de débit est donc à peu près impossible à fixer à p r i o r i .

Fig. 12.— Installation d'accumulation des Usines Hartmann et Fils, à Munster. Vue intérieure.

Cette i n c e r t i t u d e présente un double i n c o n v é n i e n t : si on sous-estime c e t t e h a u t e u r m a n o m é t r i q u e , on sera exposé à o b t e n i r de la p o m p e u n débit insuffisant, p u i s q u e , d a n s la région des r e n d e m e n t s o p t i m a où l'on cherche t o u j o u r s à faire fonc

t i o n n e r la p o m p e , la courbe des h a u t e u r s m a n o m é t r i q u e s est d e s c e n d a n t e dans le sens des débits croissants sur u n e caracté

r i s t i q u e à vitesse c o n s t a n t e . Si au c o n t r a i r e , la h a u t e u r mano

m é t r i q u e a été surestimée, la pompe, r e n c o n t r a n t au refoulement u n e contre-pression inférieure a u x prévisions, a u r a tendance à exagérer son débit e t à surcharger son m o t e u r et elle-même, p u i s q u e , sur la c a r a c t é r i s t i q u e à vitesse c o n s t a n t e la charge a u g m e n t e d a n s le m ê m e sens que les d é b i t s e t en sens inverse de la h a u t e u r m a n o m é t r i q u e .

Contre le p r e m i e r de ces i n c o n v é n i e n t s (sous-estimation de la h a u t e u r m a n o m é t r i q u e ) il n ' y a m a l h e u r e u s e m e n t rien à faire si ce n ' e s t , lorsque la chose est possible, a u g m e n t e r u n peu la vitesse.

C'est m a l h e u r e u s e m e n t chose impossible a v e c les moteurs a s y n c h r o n e s ou synchrones à vitesse s t r i c t e m e n t constante g é n é r a l e m e n t employées.

Aussi préfère-t-on g é n é r a l e m e n t estimer l a r g e m e n t la hauteur m a n o m é t r i q u e au risque de t o m b e r d a n s le d e u x i è m e inconvé

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nient. Il reste alors, à la mise en e x p l o i t a t i o n , lorsqu'on p e u t se rendre c o m p t e e x p é r i m e n t a l e m e n t de la h a u t e u r m a n o m é t r i q u e exacte, à a j u s t e r la p o m p e au régime de l'installation ou bien en l i m i t a n t le d é b i t p a r la v a n n e de réglage, — e x p é d i e n t qui a l'inconvénient d ' a b s o r b e r , en p u r e p e r t e , des k i l o w a t t s par cette p e r t e de charge p a r a s i t e — ou bien en r e t o u c h a n t légè

rement le d i a m è t r e des roues à a u b e s de façon à diminuer de la quantité c o n v e n a b l e le p o u v o i r m a n o m é t r i q u e de la p o m p e et à fonctionner t o u j o u r s à v a n n e g r a n d e o u v e r t e sans risque de surcharger le m o t e u r .

Dans l'installation de Munster, le p r o b l è m e se compliquait du fait que, s u i v a n t les époques de l'année, le débit demandé à l'installation e t le n o m b r e de p o m p e s à m e t t r e en action sont variables. Les p e r t e s de charge dans la conduite de refoulement

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p o n d a n t . U n deuxième m a n o m è t r e , placé a u pied de la con

d u i t e forcée, d o n n a i t la h a u t e u r m a n o m é t r i q u e nécessaire en ce p o i n t et, p a r différence avec la h a u t e u r s t a t i q u e du m o m e n t , les p e r t e s de charge c o r r e s p o n d a n t e s .

Il fut ainsi très facile, en faisant varier le débit p a r u n e ouver

t u r e progressive des v a n n e s e t la mise en r o u t e de plusieurs p o m p e s en parallèle, de tracer la courbe e x p é r i m e n t a l e ; la courbe I I est o b t e n u e en m a j o r a n t de 25 % les ordonnées de la première p o u r tenir c o m p t e de l ' e n t a r t r a g e u l t é r i e u r des c o n d u i t e s .

Ces courbes p e r m i r e n t de définir e x a c t e m e n t les h a u t e u r s m a n o m é t r i q u e s d e m a n d é e s à c h a q u e p o m p e , s u i v a n t les condi- dions dans lesquelles elles a u r a i e n t à fonctionner le plus s o u v e n t en e x p l o i t a t i o n .

P a r u n e légère retouche sur le d i a m è t r e des roues à aubes, on p u t ainsi a p p r o p r i e r c h a q u e p o m p e e x a c t e m e n t à ses condi

t i o n s de m a r c h e les plus fréquentes.

1

Augm pars

ritation desp ute de lincrus

irtts de charge ttioa des con

detmmnZ5'/y faites—v/

fhrtes dec hsrtjn

/ /

/ /

té 0 2 30 3 ! Û *oc Fig. II.— Caractéristiques de fonctionnement de la pompe du

groupe de 2.000 C V, de l'installation d'accumulation des Usi

nes Hartmann et Fils, à Munster (Haut-Rhin).

Fig. 15. — Courbe des pertes de charge en fonction des débits.

et la h a u t e u r m a n o m é t r i q u e t o t a l e é t a i e n t donc, s u i v a n t les unités mises en r o u t e , v a r i a b l e s p o u r c h a q u e p o m p e e t il y a v a i t lieu de retoucher les r o u e s de c h a q u e p o m p e de façon à les a d a p t e r séparément a u r é g i m e sous lequel elles a u r a i e n t à fonctionner le plus s o u v e n t .

Grâce a u x essais préalables en Usines, on p u t tracer une courbe e x p é r i m e n t a l e des p e r t e s de charge en o p é r a n t comme suit : un m a n o m è t r e placé sur c h a q u e p o m p e e n t r e la v a n n e et la pompe, d o n n a i t la pression m a n o m é t r i q u e de refoulement de la pompe et, au m o y e n des d i a g r a m m e s d'essai, lë d é b i t corres-

Cette installation, quoique d ' u n e m o i n d r e e n v e r g u r e que celle de Viverone ou celle de Belleville, d o n t j e vais vous dire quelques m o t s , est c e p e n d a n t très i n t é r e s s a n t e p a r c e qu'elle schématise fort bien les diverses questions posées p a r le p r o b l è m e de l'accu

m u l a t i o n .

Elle est, en outre, d ' u n accès p a r t i c u l i è r e m e n t facile à la des

cente du col de la S c h l u c h t sur la r o u t e qui relie à la plaine d'Alsace la région des lacs de Géradmer, L o n g e m e r e t R e t o u r - n e m e r .

(A suivre.)