Brevet FR2392247A1 — publié le 19781222

la présente invention se rapporte à un dispositif destiné à déterminer le degré d'inclinaison des pales motrices d'une turbine hydraulique dont le rotor présente des pales orientables, au moins en fonction de l'ouverture du cercle de vannage. On sait que pour une turbine Kaplan, à une position déterminée du cercle de vannage correspond une inclinaison déterminée des pales de la roue motrice. la loi liant ces deux mouvements (et déterminant des courbes de conjugaison) n'est pas linéaire, mais définie à partir du comportement hydraulique de ces deux organes. Certains dispositifs de réglage actuels comportent une came entratnée par le dispositif de commande du cercle de vannage, cette came déterminant ensuite la position des pales de la roue. Cette came est, dans un premier temps, usinée en tenant compte des caractéristiques hydrauliques de la turbine. Lors des essais en centrale, il est fréquent de devoir modifier le profil de la came, afin d'assurer un rapport optimal entre l'ouverture du cercle de vannage et la position des pales. Ceci implique un ou des démontages du dispositif, afin de procéder aux modifications. Ces modifications s'effectuant le plus pratiquement par enlèvement de matière, il faut à l'usinage laisser un excédent de matière sur toute la course de la came. D'autres dispositifs sont électro-mécaniques et comprennent une came agissant sur un variomètre ou tout autre convertisseur méeanique/électrique. Ce convertisseur commande un tiroir de distribution par 11 intermédiaire d'un amplificateur et d'un dispositif d'actionnement. Les remarques concernant l'usinage de la came énoncées plus haut s'appliquent également à ce cas. On connatt aussi des dispositifs électriques comprenant un générateur de fonctions à segments, mais le nombre et les possibilités d'ajustage des segments sont généralement faibles, afin de rester dans des limites acceptables de réalisation. Les courbes de conjugaison ainsi obtenues ne sont donc pas toujours préci ses et bien adaptées aux conditions de fonctionnement de la turbine. Ia présente invention a pour but de simplifier le montage et la mise au point du dispositif de réglage de l'inclinaison des pales et de permettre d'obtenir d'une manière simple et économique une gamme étendue de courbes de conjugaison, ces dernières étant précisément adaptées aux caractéristiques hydrauliques de la turbine. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par un circuit électrique comprenant au moins une mémoire renfermant des informations relatives aux positions à donner aux pales en fonction de l'ouverture du cercle de vannage, un circuit d'entrée recevant un signal électrique représentatif de 11 ouverture instantanée du cercle de vannage, ce circuit faisant correspondre à ce signal une position déterminée de la mémoire, l'information contenue dans cette position déterminée étant amenée à un circuit de sortie élaborant un signal électrique représentatif du degré d'inclinaison des pales. Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif selon l'invention. la fig. 1 est un schéma bloc illustrant une commande du vannage et des pales incorporant un dispositif selon l'invention. la fig.2 est un schéma électrique du dispositif. La fig.3 est une variante dudit dispositif selon la fig. 2. A la fig. 1, on a représenté un régleur 1 sensible aux changements de régime d'une turbine, non représentée, et chargé de corriger ces changements de régime. Ce régleur 1 est relié à travers un intégrateur 2 et un amplificateur 3 à une installation 4 de réglage de I1 ouverture du cercle de vannage CJ de la turbine. Cette installation 4, connue en soi, comprend un actionneur commandé par le régleur 1 et pilotant un distributeur à tiroir relié à une source d'huile sous pression constante et à un servo-moteur hydraulique auquel le cercle de vannage CV de la turbine est accouplé. Un organe d'asservissement 5 permet de maintenir le cercle de vannage CV dans la position voulue.Cet organe d'asservissement 5 fournit un signal électrique représentatif de ltouvertu- re du cercle de vannage, ce signal étant utilisé, d'une part, pour l'asservissement et, d'autre part, pour être appliqué à un circuit électronique 6, représenté en détail à la fig. 2, ou selon une variante à la fig.3. La sortie du circuit 6 est reliée par l'intermédiaire d'un intégrateur 7 et d'un amplificateur 8 à une installation 9 de réglage de l'inclinaison des pales P de la roue motrice de la turbine. Cette installation 9 est similaire à l'installation 4. La commande de l'inclinaison des pales est également asservie au moyen d'un organe d'asservissement 10. Dans 11 exemple représenté, les deux intégrateurs 2 et 7 permettent d'ajuster les promptitudes de réglage du cercle de vannage et de l'inclinaison des pales, sans avoir à modifier mécaniquement les tiroirs de distribution de ces deux organes. La fig. 2 représente le circuit électronique 6 de la fig. 1 et remplace en fait la came de conjugaison des dispositifs actuels. Ce circuit reçoit sur son entrée E un signal électrique analogique proportionnel à 11 ouverture du cercle de vannage. Ce signal est adapté et amplifié dans un amplificateur 11, puis converti en un signal numérique dans un convertisseur A/N. La valeur numérique présente à la sortie du convertisseur A/N adresse directement une position correspondante d'une mémoire 12. L'information numérique présente dans cette position de la mémoire est transférée à la sortie de cette dernière, convertie en un signal analogique dans un convertisseur N/A, puis amplifiée dans un amplificateur 13, dont le signal de sortie est alors représentatif de l'inclinaison que doivent prendre les pales. Une première programmation de la mémoire 12 se fait lors de la construction de la turbine, en tenant compte des caractéristiques hydrauliques de la turbine. Cette opération est 11 équivalent de l'usinage de la came des dispositifs actuels. Lors des essais en centrale, on agit au moyen d'un circuit de correction 14 sur la valeur du signal de sortie du circuit 6, afin de déterminer la position des pales assurant à la turbine un rendement optimal pour une position du cercle de vannage donnée. La valeur réelle ainsi déterminée sera mise en mémoire en remplacement de la première valeur théorique. Cette opération de reprogrammation de la mémoire 12 est l'équivalent de la modification du profil de la came. Dans ce circuit, on a prévu des affichages numériques 15 et 16 indiquant respectivement 11 ouverture du cercle de vannage et le degré d'inclinaison des pales. On sait qutun des grands avantages d'une turbine Kaplan est de pouvoir fonctionner sous une chute très variable, gracie au double réglage du cercle de vannage et du degré d'inclinaison des pales. I1 est évident que pour des chutes différentes à une mAeme ouverture du cercle de vannage ne correspond pas la meme inclinaison des pales. La courbe de conjugaison varie donc en fonction de la hauteur de chute. Actuellement, pour tenir compte de cette variation, on utilise une came ''tambourtl réalisée par empilage de plusieurs cames plates, ou au moyen d'un bloc coulé ou fraisé. La mise au point lors des essais en centrale s'en trouve donc complîqte. Le circuit représenté à la fig. 2 peut facilement Aetre adapté pour tenir compte de différentes hauteurs de chute, comme cela est représenté à la fig.3. Les courbes de conJugaison pour chaque hauteur de chute sont programmées respectivement dans des mémoires 12, 12', 12n Chaque mémoire peut être adressée soit manuellement au moyen d'un potentiomètre Rv lorsqu'un commutateur 17 est dans sa position a, ou automatiquement par un manomètre à transmetteur 18 lorsque le commutateur 17 est dans sa position b. Le niveau du signal provenant soit de la résistance Rv soit du manomètre 18 est détecté au moyen de comparateurs 19, ce niveau étant représentatif de la hauteur de chute et par conséquent de la courbe de conjugaison à choisir enfonction de cette hauteur.Un circuit logique 20 adresse l'une des mémoires en réponse au niveau détecté par les comparateurs lg. la mémoire adressée sera celle activée pour déterminer un degré d'inclinaison des pales en fonction de la position du cercle de vannage et de la hauteur de chute. Il ressort de la descriptior ql précède que non seulement la mise au point des courbes réelles de conjugaison est simplifiée, ltopération se résumant à des mesures et à un effaçage, et une reprogrammation d'une mémoire électronique, mais encore ltencom- brement du dispositif électronique est nettement inférieur à celui d'un dispositif mécanique. Un tel dispositif peut aussi trouver son application dans d'autres cas que la commande du degré d'inclinaison des pales d'une turbine. En fait, tout appareillage nécessitant une relation non linéaire entre deux signaux, qu'ils soient analogiques ou nu métriques, peut autre équipé d'un tel dispositif. Revendications 1. Dispositif destiné à déterminer le degré d'inclinaison des pales motrices d'une turbine hydraulique dont le rotor présente des pales orientables, au moins en fonction de l'ouverture du cercle de vannage, caractérisé par un circuit électrique comprenant au moins une mémoire renfermant des informations relatives aux positions à donner aux pales en fonction de l'ouverture du cercle de vannage, un circuit d'entrée recevant un signal électrique représentatif de l'ouverture instantanée du cercle de vannage, ce circuit faisant correspondre à ce signal une position déterminée de la mémoire, l'information contenue dans cette position déterminée étant amenée à un circuit de sortie élaborant un signal électrique représentatif du degré d'inclinaison que doivent prendre les pales. 2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que la mémoire est une mémoire électronique numérique, le circuit d'entrée adaptant le signal électrique représentatif de ltouver- ture instantanée du cercle de vannage de maniere à adresser directement une position de la mémoire. 3. Dispositif selon la revendication 2, destiné à une turbine présentant plusieurs courbes de conjugaison de l'ouverture du vannage et du degré d'inclinaison des pales, chaque courbe correspondant à une hauteur de chute déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un nombre de mémoires égal au nombre de courbes, et un circuit d'adressage de la mémoire représentant la courbe de conjugaison choisie, en fonction de la hauteur de chute, ce circuit étant piloté par des moyens manuels et/ou automatiques. 4. Dispositif selon les revendications 1 ou 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de correction agissant sur le circuit de sortie de manière à varier le signal électrique représentatif du degré d'inclinaison des pales.