Modélisation et analyse technico-économique de la cavitation et de la fissuration d'une roue de turbine hydraulique

Résumé

En 2017, l’ordonnancement des turbines électriques du parc machine d’Hydro-Québec est essentiellement réalisé sur critère de rendement. On observe que les turbines les plus sollicitées se dégradent plus rapidement et tombent plus souvent en panne. En effet, le coût global du cycle de vie n’est pas pris en compte. Nous nous proposons donc de réaliser une étude technico-économique sur les roues des turbines et d’étudier les stratégies de maintenance. Dans le cadre de cette analyse des roues de turbines et suite à une étude préalable réalisée au sein d’Hydro-Québec, deux modes de dégradation sont identifiés : la cavitation et la fissuration. Après une présentation de l’outil informatique utilisé pour réaliser l’analyse, les deux modes de dégradations sont définis dans deux chapitres distincts. L’outil choisi pour cette étude est VME, développé par les équipes d’EDF R&D avec qui l’IREQ entretien de multiples collaborations. Son interface graphique permet d’inclure à la fois des indicateurs physiques et financiers. C’est ensuite par simulation de Monte-Carlo que les résultats sont générés. Pour la fissuration, dans un premier temps c’est la physique du phénomène, l’origine des bris puis son impact sur la fiabilité qui sont présentés. Les conséquences de la maintenance sur la durée de vie des roues sont ensuite mises en avant présentant un modèle simplifié. La plus importante partie s’attache à présenter la construction du modèle numérique : c’est cinq sous-modèles qui sont détaillés avant d’être assemblés en une version finale. Enfin ce premier chapitre se conclut par une étape de vérification permettant de confirmer que les résultats sont en phase avec ce qui était attendu. Pour la cavitation, c’est une brève revue de littérature qui explicite la physique du phénomène. Une seconde partie décrit un modèle de cavitation basé sur des observations simples et fidèles à la pensée des experts consultés. Ce modèle simple permet de relier une physique encore mal appréhendée aux coûts engendrés par la cavitation. La dernière partie décrit comment intégrer le modèle proposé dans VME et propose des pistes d’évolutions pour tendre vers un modèle plus précis.

Date	19 juin 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Antoine Tahan (Directeur(-trice)) & Martin Gagnon (Codirecteur(-trice))