IV.1.3. Ouvrages des mises en charge
A l'aval, les ouvrages à écoulement libre se
terminent par une chambre de mise en charge sur laquelle les conduites
forcées sont raccordées de façon à ne jamais
être dénoyées car l'admission d'air dans une conduite
forcée est très dangereuse. Leur volume est
déterminé par les variations de niveau dues aux variations
rapides de charge. Un déversoir permet de limiter la côte de
l'intumescence, en cas de déclenchement des turbines.
Les galeries en charge, comme pour notre cas Busanga , se
terminent par le branchement des conduites forcées et de la
cheminée d'équilibre qui est donnée approximativement en
fonction de la galerie d'amenée, dans notre cas nous en aurions un pour
les deux galeries blindées qui auront pour but de réduire les
coups de bélier des conduites forcées et des galeries suite
à un arrêt rapide de turbines. Les plus simples sont
constituées d'un réservoir cylindrique à axe
généralement vertical ou incliné d'un angle de 60°C
creuse dans le rocher. Un étranglement à la base permet de
réduire l'amplitude des oscillations est la hauteur de l'ouvrage,
d'autres possibilités comme l'écrasement vers le haut, la
construction, des galeries latérales de construction d'un
déversoir permettent d'adapter l'ouvrage à la géologie.
Figure.4.9 cheminée
d'équilibre
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Pour un cas très simple de cheminée
d'équilibre qui jouera les deux rôles :
- Comme chambre de mise en charge
- Comme un dispositif anti-coup de bélier.
Avec
DG : Diamètre moyen de la galerie en fer en
cheval
et donne les approximations ci-après:
D1 = 6,74 DG ; D2
= 3,96 DG ; ??3 = 4,40
DG
D4 : Diamètre du canal reliant la galerie et la
cheminée mais il faut prévoir un batardeau. ??1 =
0,57 DG
Pour notre galerie blindée canal d'amenée, aura :
???? = ??, 55 ??, alors
???? = 30,65 m ; ??2 = ???? m ;
??3 = 20 m ; ???? = 2,6 m
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Pour déterminer la hauteur maximale de notre
cheminée d'équilibre qui es donnée pour une installation
hydraulique par une formule empirique découlant de
phénomène de coups de bélier
Figure 4.10 Principe de détermination de la
hauteur d'une cheminée d'équilibre
La hauteur d'eau maximale peut atteindre par la cheminée
est donnée par :
4 * ??,
????ax= ??o - ???? + *
vi (4.24)
11*d *D g
Où q : le débit volumique
d : le diamètre de la galerie d'amenée avec d=DG=
4,55m
D : le diamètre de la cheminée avec D=D2= 18m L :
longueur de la galerie= 250m
Z0 - Z2 : hauteur de la galerie d'amenée= 128,3-89=39,3m g
: 9,81m/sec2
Nous trouvons la hauteur maximale d'eau dans la cheminée
est de Z,,,, = 43,23m
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Notre cheminée aura une hauteur supérieur 43,23m,
et il nous faudrait à présent trouver la période
d'oscillation qui fait monter l'eau à cette hauteur qui est
donnée par :
??
r=2n-*d
*JI, (4.25)
g
On a : r=125,42 sec =2 min 5 sec, comme
oscillation. En admettant cela nous trouvons le temps t=0,25??
ainsi donc t=31,36 sec
IV.1.3.1. Choix des vannes
a). Fonctions
Les vannes sont les organes permettant de mettre hors d'eau
les adductions et de fermer le débit sur les machines ou de
régler les débits à restituer ou en crue.
Sur les ouvrages de prise, selon les types de barrages, elles
peuvent assurer les fonctions de réglage de la côte,
d'évacuation des crues, de dé gavage, de prise sur l'ouvrage
d'amenée, de restitution, etc.
Sur les ouvrages d'amenée, elles peuvent assurer les
vidanges du canal ou de la galerie. En amont d'une conduite forcée, une
vanne de tête est indispensable pour fermer rapidement en cas de fuite ou
de rupture ; son action doit alors être automatiquement commandée
par la vitesse d'eau de la conduite.
Et pour isoler les parties aval des installations, les
dispositions pour la mise en place de batardeau en amont prévus.
b). Vannes de têtes
Aux niveaux de vannes de têtes, nous aurons à
choisir quatre vannes papillons qui auront un diamètre de 2,93 m
intérieur, fixé à la conduite par une bride + boulons,
l'étanchéité sera assurée, soit par un contact
direct entre l'anneau du siège et l'anneau du bord de lentille, soit au
moyen des matériels en caoutchouc.
L'ouverture sera assurée par un servomoteur à
pression d'huile qui doit être maintenu en pression et durant le service
normal, à défaut la fermeture s'effectue au moyen d'un contre
poids permettant ainsi la sécurité du manoeuvre, le poids ou
contre poids est donnée par :
pression de service * surface interieur
Pc _ _ 8000 N
1000
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Le poids du contre poids sera de 800 Kg
Ces vannes sont aussi appelées vannes
sécurités de tête placée entre la galerie
d'amenée et conduite forcée.
Figure 4.10. Vanne papillon
c). Vannes de pieds
Par contre, cette vanne aura un diamètre de 2,83 m, cela
est dû comme souligne ci-haut pour rattraper les pertes de charge.ici on
utilise les vannes dites « sphérique »
Ces vannes n'engendrent aucune perte de charge singulière
dans la conduite hydraulique. Elles permettent toujours d'interrompre le plein
débit de la turbine.
L'étanchéité, en position fermée est
assurée par un siège métallique annulaire à secteur
sphérique, le frottement sur système
d'étanchéité est très faible voire nul avec
l'utilisation d'un point mobile.
La commande d'ouverture-fermeture est d'effectuer à l'aide
d'un servomoteur à l'huile ou nous allons prévoir comme à
N'seke pour l'ouverture l'eau et la fermeture l'huile sous pression.
Figure.4.11. Vanne
sphérique
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