Une turbine hydraulique est une machine qui convertit l'énergie du courant d'eau en énergie cinétique. Elle appartient à la catégorie des turbines hydrauliques. Dès 100 av. J.-C., les premières turbines hydrauliques apparaissent en Chine, utilisées pour l'irrigation et le fonctionnement des équipements de transformation des céréales. De nos jours, la plupart des turbines hydrauliques sont installées dans des centrales hydroélectriques pour entraîner des générateurs et produire de l'électricité. Dans une centrale hydroélectrique, l'eau du réservoir en amont est acheminée vers la turbine hydraulique par la conduite d'amenée afin d'entraîner la rotation de la roue de la turbine et, par conséquent, celle du générateur, produisant ainsi de l'électricité. L'eau traitée est ensuite évacuée vers l'aval par la conduite de fuite. Plus la hauteur de chute est importante et plus le débit est élevé, plus la puissance de la turbine hydraulique est grande.
Une turbine tubulaire d'une centrale hydroélectrique présente un problème de cavitation dans la chambre de combustion. La cavitation se manifeste principalement par des bandes d'une largeur de 200 mm et d'une profondeur de 1 à 6 mm, situées à l'entrée et à la sortie d'eau d'une même aube, formant ainsi des cordons circonférentiels. La cavitation est particulièrement marquée dans la partie supérieure de la chambre de combustion, avec une profondeur de 10 à 20 mm. Les causes de cette cavitation sont analysées ci-après :
La roue et les aubes de la centrale hydroélectrique sont en acier inoxydable, et le matériau principal de la chambre de la roue est l'acier Q235. Sa ténacité et sa résistance à la cavitation sont faibles. En raison de la capacité de stockage d'eau limitée du réservoir, celui-ci fonctionne à une hauteur de chute nominale extrêmement élevée depuis longtemps, ce qui entraîne l'apparition de nombreuses bulles de vapeur dans l'eau en aval. Pendant le fonctionnement, l'eau circule dans la turbine hydraulique à travers une zone où la pression est inférieure à la pression de vaporisation. L'eau passant par l'entrefer des aubes se vaporise et bout, produisant des bulles de vapeur et générant une pression d'impact locale. Cette pression provoque des chocs périodiques sur le métal et des coups de bélier, engendrant des charges d'impact répétées sur la surface métallique et endommageant le matériau. Il en résulte la formation de cavitation, qui provoque le détachement des cristaux métalliques. La cavitation se produit de manière répétée dans la chambre de la roue, à l'entrée et à la sortie de la même aube. Par conséquent, lors d'un fonctionnement prolongé à une hauteur de chute d'eau extrêmement élevée, la cavitation se développe progressivement et s'accentue.
Face au problème de cavitation de la chambre de combustion de la turbine, la centrale hydroélectrique a d'abord fait l'objet d'une réparation par soudage. Cependant, un grave problème de cavitation est réapparu lors d'interventions de maintenance ultérieures. Le responsable de l'entreprise nous a alors contactés afin que nous puissions l'aider à résoudre ce problème. Nos ingénieurs ont élaboré un plan de maintenance ciblé, basé sur une analyse détaillée des équipements. Tout en maîtrisant les dimensions de la réparation, nous avons sélectionné des matériaux polymères à base de nanoparticules de carbone, adaptés à l'environnement d'exploitation de l'équipement, afin de garantir une utilisation durable sur site. Les étapes de la maintenance sur site sont les suivantes :
1. Procéder à un traitement de dégraissage de surface des pièces de cavitation de la chambre de la roue de la turbine ;
2. Élimination de la rouille par sablage ;
3. Mélanger le matériau nano-polymère Sorecun et l'appliquer sur la pièce à réparer ;
4. Solidifiez le matériau et vérifiez la surface réparée.
Date de publication : 14 octobre 2022
