JOINTS POUR VANNES ET TURBINES DANS LES SYSTÈMES HYDROÉLECTRIQUES

Scénario

L’eau des rivières, même claire, contient une grande quantité de débris qui restent sous leur forme solide même en présence de systèmes de filtration. Cela représente un problème pour les composants mécaniques à l’intérieur des vannes et des turbines des systèmes d’eau.

Défi

Un important constructeur de centrales hydroélectriques nous a demandé d’étudier un système d’étanchéité qui pourrait améliorer la durée de vie des joints à lèvre habituellement utilisés dans les turbines et les vannes.

La solution

Les données opérationnelles et techniques ont permis aux concepteurs de l’ATP d’identifier le principal problème dans les débris. Les joints présents en divers points du système fonctionnaient à des niveaux de pression peu élevés (entre 1 bar et 36 bar) et aussi les conditions de vitesse étaient largement dans la plage d’utilisation d’un grand nombre de matériaux utilisables pour les joints soit en caoutchouc et soit en polyuréthane. La température peut varier de 40°C jusqu’à environ 0°C en hiver.

En analysant l’eau de la rivière, même après la filtration, il était immédiatement évident que les débris étaient composés de mélanges très variés de matériaux mous et abrasifs, tels que de la boue et de matériaux durs et coupants, tels que du sable et des morceaux de roche.

Le choix du matériau du joint représentait le cœur de la solution, car il devait avoir de bonnes caractéristiques de résistance à l’usure même à basse température. L’utilisation du tribomètre a permis de comparer les taux d’usure réels des différents matériaux initialement sélectionnés pour cette application. En particulier, le tribomètre permet une analyse tribologique avec laquelle il est possible d’identifier, à l’aide de normes définies, à la fois le coefficient de frottement et le taux d’usure définis pour des combinaisons spécifiques de vitesse et de charge. Au vu des résultats obtenus, les techniciens ont ensuite proposé SINTEK HTPU LT PLUS, un polyuréthane résistant à l’hydrolyse avec une excellente résistance à l’usure et une élasticité même à basse température, donc utilisable même dans des conditions climatiques particulièrement froides en hiver.

Pour le choix du profil, l’innovation a été le guide. Grâce à l’utilisation de l’analyse FEM, les concepteurs d’ATP ont étudié une nouvelle solution réalisée avec un joint à lèvre personnalisé avec plusieurs points d’étanchéité. Les résultats de la FEM étaient indispensables pour le dimensionnement correct des points et pour pouvoir simuler un effet d’usure réparti, augmentant la durée de vie du joint.

Pour l’assemblage des joints, un lubrifiant spécial, OKS 1110, à base de silicone de classe de consistance NLGI 3 a été recommandé, ce qui a encore amélioré les performances du système d’étanchéité.

Témoignage

Grâce à la solution multipoint innovante proposée par ATP, nous avons considérablement augmenté la durée de vie des joints dans les applications, réduisant ainsi le nombre d’interventions sur le système.