Dans une turbine hydraulique, la rotation des aubes dans l’eau crée une zone
de basse pression, amenant l’eau à passer de l’état liquide à l’état gazeux. Ce phénomène de changement de phase est appelé cavitation et est similaire à l’ébullition.
Lorsque les cavités de vapeur formées implosent près des parois, il en résulte
une érosion sévère des matériaux, accélérant de façon importante la dégradation
de la turbine. Un système de détection de l’érosion de cavitation à l’aide de mesures
vibratoires, employable sur les turbines en opération, a donc été installé
sur quatre groupes turbine-alternateur d’une centrale et permet d’estimer précisément
le taux d’érosion en kg/ 10 000 h.
Le présent projet vise à répondre à deux objectifs principaux. Premièrement,
étudier le comportement de la cavitation sur un groupe turbine-alternateur cible
et construire un modèle statistique, dans le but de prédire la variable cavitation en
fonction des variables opératoires (tels l’ouverture de vannage, le débit, les niveaux
amont et aval, etc.). Deuxièmement, élaborer une méthodologie permettant la
reproductibilité de l’étude à d’autres sites. Une étude rétrospective sera effectuée
et on se concentrera sur les données disponibles depuis la mise à jour du système
en 2010.
Des résultats préliminaires ont mis en évidence l’hétérogénéité du comportement
de cavitation ainsi que des changements entre la relation entre la cavitation
et diverses variables opératoires. Nous nous proposons de développer un modèle
probabiliste adapté, en utilisant notamment le regroupement hiérarchique et des
modèles de régression linéaire multiple. / Cavitation erosion which results from repeated collapse of transient vapor
cavities on solid surfaces is a constant problematic in hydraulic turbine runners
and continues to enforce costly repair and loss of revenues. A vibratory detection
system of cavitation erosion was installed 10 years ago for continuous monitoring
of 4 hydropower units. A new hardware version of the system was developed and
installed in 2010. This new system configuration is more reliable and allows more
accurate evaluation of the cavitation erosion of the runners in kg/10 000 h.
The first objective of this study is to investigate cavitation behavior upon
one generating unit and to build a statistical model which will allow prediction
of instant cavitation related to operating variables, such as gate opening, water
flow, headwater level, tailwater levels, etc. The second objective is to develop a
methodology for the reproducibility of the studies to other sites. A retrospective
study will be conducted and we will mainly focus on data available since the
system update in 2010.
The preliminary analysis enhanced the complexity of the phenomenon. Indeed,
changes in the relationship between cavitation and various operating variables
were observed and could be due to a seasonal behavior or different operating
conditions. Using hierarchical clustering and regression models, we formalize this
heterogeneity by developing a model which includes operating variables such as
active power, tailwater level and gate opening.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/13433 |
| Date | 03 1900 |
| Creators | Bodson-Clermont, Paule-Marjolaine |
| Contributors | Angers, Jean-François |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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