FR3092626A1 - DEVICE TO ENSURE THE COOLING OF THE ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT OF A HYDROELECTRIC POWER PLANT - Google Patents

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Abstract

Ce dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique, comprend au moins une canalisation d’accès ou conduite forcée (2) de l’eau, au niveau de la ou des turbines (3) actionnant un alternateur ou générateur (4) en vue de la production d’électricité, ce dispositif comprenant un circuit fermé au sein duquel circule un fluide caloporteur et notamment de l’eau, sous l’action d’une pompe, acheminant ledit fluide caloporteur ou l’eau au niveau d’un ou de plusieurs échangeurs individuels associés auxdits équipements électromécaniques, ledit fluide caloporteur ou l’eau étant refroidi au contact d’une source froide (1). Le refroidissement du fluide caloporteur ou de l’eau circulant dans le circuit de refroidissement par la source froide est réalisé au moyen d’un échangeur principal, constitué par la ou les grilles de filtration (8) positionnée(s) en amont de la (des) canalisations d’accès (2) de l’eau au niveau de la ou des turbines (3), ladite (lesdites) grilles étant constituée(s) de tubes (10, 11, 12) au sein desquels circule le fluide caloporteur ou l’eau et de barreaux (13) solidarisant partie desdits tubes entre eux. Figure pour l’abrégé : Fig 1This device for cooling the electromechanical equipment of a hydroelectric power station comprises at least one access pipe or penstock (2) of the water, at the level of the turbine (s) (3) actuating an alternator or generator ( 4) for the production of electricity, this device comprising a closed circuit within which circulates a heat transfer fluid and in particular water, under the action of a pump, conveying said heat transfer fluid or water at the level one or more individual exchangers associated with said electromechanical equipment, said heat transfer fluid or water being cooled in contact with a cold source (1). The cooling of the heat transfer fluid or of the water circulating in the cooling circuit by the cold source is carried out by means of a main exchanger, consisting of the filtration grid (s) (8) positioned upstream of the ( of) water access pipes (2) at the level of the turbine (s) (3), said grid (s) consisting of tubes (10, 11, 12) within which the coolant circulates or water and bars (13) joining part of said tubes together. Figure for the abstract: Fig 1

Description

DISPOSITIF POUR ASSURER LE REFROIDISSEMENT DES EQUIPEMENTS ELECTROMECANIQUES D’UNE CENTRALE HYDROELECTRIQUEDEVICE FOR COOLING THE ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT OF A HYDROELECTRIC POWER STATION

L’invention s’inscrit dans le domaine général des centrales hydroélectriques, c’est-à-dire des centrales générant de l’électricité à partir de chutes d’eau, barrages etc. Elle concerne plus spécifiquement le refroidissement ou la réfrigération des équipements électromécaniques de telles centrales.The invention falls within the general field of hydroelectric power stations, that is to say power stations generating electricity from waterfalls, dams, etc. It relates more specifically to the cooling or refrigeration of the electromechanical equipment of such power stations.

Etat antérieur de la techniquePrior state of the art

La genèse d’électricité dans les centrales hydroélectriques repose fondamentalement sur la rotation de turbines actionnant une ligne d’arbre d’un alternateur (rotor + stator), la rotation de la turbine étant obtenue par l’énergie de l’eau d’une rivière ou d’un fleuve, ou d’une retenue d’eau (barrage), l’eau transitant par une canalisation ou conduite forcée aboutissant au niveau de la ou des turbines.The genesis of electricity in hydroelectric power stations is fundamentally based on the rotation of turbines driving a shaft line of an alternator (rotor + stator), the rotation of the turbine being obtained by the energy of water from a river or river, or a water reservoir (dam), the water passing through a pipeline or penstock ending at the level of the turbine(s).

Dans ce cadre particulier, il est connu que les lubrifiants (principalement huiles) assurant la lubrification des éléments de la pivoterie de l’arbre solidaire de la ou des turbines (les pivots, les paliers, multiplicateurs, etc) s’échauffent en raison de la rotation dudit arbre et nécessitent, en conséquence, leur refroidissement.In this particular context, it is known that the lubricants (mainly oils) ensuring the lubrication of the elements of the pivoting of the shaft integral with the turbine(s) (the pivots, the bearings, multipliers, etc.) heat up due to the rotation of said shaft and therefore require their cooling.

De la même manière, il est également connu qu’en raison de la rotation du rotor monté sur l’arbre solidaire de la turbine (ou connecté via un multiplicateur), et de la circulation du courant électrique alors créé au sein du stator, il se crée là encore une élévation de température nécessitantde factoégalement un refroidissement de l’enceinte confinée dans laquelle sont situés le rotor et le stator.In the same way, it is also known that due to the rotation of the rotor mounted on the shaft integral with the turbine (or connected via a multiplier), and the circulation of the electric current then created within the stator, it Here again, a rise in temperature is created, de facto also requiring cooling of the confined enclosure in which the rotor and the stator are located.

A cet effet, il est connu de mettre en œuvre un circuit de refroidissement muni d’échangeurs de chaleur individuels au niveau des éléments mécaniques s’échauffant en raison de la rotation de l’arbre, mais également au niveau de l’enceinte confinée dans laquelle sont présents le rotor et le stator. Ce circuit de refroidissement peut être fermé ou ouvert. Un tel circuit est constitué d’un ensemble de tuyaux, pompes, filtres et échangeurs de chaleur. Il circule dans le ou les tuyaux un fluide caloporteur et typiquement de l’eau, en raison de la capacité calorifique de cette dernière beaucoup plus importante que celle de l’air, et partant, développant une efficacité en termes d’échanges thermiques également très nettement améliorée par rapport à celle de l’air.To this end, it is known to implement a cooling circuit provided with individual heat exchangers at the level of the mechanical elements heating up due to the rotation of the shaft, but also at the level of the enclosure confined in which the rotor and the stator are present. This cooling circuit can be closed or open. Such a circuit consists of a set of pipes, pumps, filters and heat exchangers. A heat transfer fluid and typically water circulates in the pipe(s), due to the heat capacity of the latter being much greater than that of air, and therefore developing efficiency in terms of heat exchange which is also very significantly improved compared to that of air.

Un circuit ouvert est alimenté en eau depuis une source froide, typiquement constituée par la rivière au niveau de laquelle est implantée la centrale, ou encore d’un puits. L’eau de la source froide est pompée dans ledit circuit et circule à travers les filtres et les échangeurs de chaleur puis est restituée à l’aval, en l’espèce de la rivière.An open circuit is supplied with water from a cold source, typically constituted by the river at which the plant is located, or from a well. The water from the cold source is pumped into said circuit and circulates through filters and heat exchangers and is then returned downstream, in this case the river.

Il est également connu de mettre en œuvre un double circuit de refroidissement, respectivement constitué d’un circuit ouvert du type de celui précédemment décrit, et d’un circuit fermé, ce dernier assurant le refroidissement effectif des équipements électromécaniques. Un échangeur de chaleur principal permet de refroidir le circuit fermé avec l’eau circulant dans le circuit ouvert.It is also known to implement a double cooling circuit, respectively consisting of an open circuit of the type described above, and a closed circuit, the latter ensuring the effective cooling of the electromechanical equipment. A main heat exchanger cools the closed circuit with the water circulating in the open circuit.

Quels que soient les circuits de refroidissement mis en œuvre, ils comprennent systématiquement au moins un circuit ouvert, ou alternativement une boucle ouverte. Or, l’expérience démontre que la mise en œuvre d’une telle boucle ouverte est soumise à l’encrassage des filtres et des échangeurs, en raison des matières en suspension présentes dans la source d’eau froide, notamment lors d’épisodes de crue. Lorsque la source froide alimentant cette boucle ouverte est constituée par l’eau stockée dans un puits ou une nappe phréatique, on observe également le colmatage de la boucle ouverte, et donc du circuit ouvert, par les bactéries présentes dans ces puits, en raison de la formation de dépôts de biofilms de matière organique générées par lesdites bactéries.Whatever the cooling circuits implemented, they systematically comprise at least one open circuit, or alternatively an open loop. However, experience shows that the implementation of such an open loop is subject to the clogging of filters and exchangers, due to the suspended solids present in the cold water source, in particular during episodes of raw. When the cold source supplying this open loop consists of water stored in a well or a water table, clogging of the open loop, and therefore of the open circuit, by the bacteria present in these wells is also observed, due to the formation of deposits of biofilms of organic matter generated by said bacteria.

Quelle que soit l’origine du colmatage ou de l’encrassage de la boucle couverte, il s’avère nécessaire de procéder périodiquement à un nettoyage complet de la tuyauterie, nécessitant le plus souvent l’arrêt de la centrale hydroélectrique, et donc corollairement un manque-à-gagner important pour l’exploitant. En outre, lorsque la source froide est constituée par l’eau pompée dans un puits, il peut s’avérer nécessaire d’opérer des traitements chimiques périodiques desdites eaux pour éviter la prolifération bactérienne, de telles opérations étant susceptibles de s’avérer incompatibles avec la réglementation environnementale en vigueur.Whatever the origin of the clogging or fouling of the covered loop, it is necessary to periodically carry out a complete cleaning of the piping, most often requiring the shutdown of the hydroelectric power station, and therefore as a corollary a significant loss of earnings for the operator. In addition, when the cold source consists of water pumped into a well, it may prove necessary to carry out periodic chemical treatments of said water to prevent bacterial proliferation, such operations being liable to prove incompatible with current environmental regulations.

L’invention vise à pallier ces différents inconvénients.The invention aims to overcome these various drawbacks.

En premier lieu, l’invention propose de supprimer toute boucle ouverte ou circuit ouvert, afin d’échapper à ces problèmes de colmatage ou d’encrassage de la tuyauterie et des filtres associés, que ces problèmes proviennent des matières en suspension ou soient d’origine organique. En second lieu, l’invention propose d’utiliser l’un des éléments présents dans toutes les centrales hydro-électriques, pour constituer l’échangeur principal avec la source froide, nécessaire au refroidissement recherché.Firstly, the invention proposes to eliminate any open loop or open circuit, in order to avoid these problems of clogging or fouling of the piping and the associated filters, whether these problems come from suspended matter or are from organic origin. Secondly, the invention proposes to use one of the elements present in all hydroelectric power stations, to constitute the main exchanger with the cold source, necessary for the desired cooling.

Elle propose un dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique, du type comprenant au moins un canal d’amenée, une canalisation d’accès ou une conduite forcée de l’eau, au niveau de la ou des turbines actionnant un alternateur ou générateur en vue de la production d’électricité, ce dispositif comprenant un circuit fermé au sein duquel circule un fluide caloporteur et notamment de l’eau, sous l’action d’une pompe, acheminant ledit fluide caloporteur ou l’eau au niveau d’un ou de plusieurs échangeurs individuels associés auxdits équipements électromécaniques, ledit fluide caloporteur ou l’eau étant refroidi au contact d’une source froide.It proposes a device for ensuring the cooling of the electromechanical equipment of a hydroelectric power station, of the type comprising at least one supply channel, an access pipe or a penstock water pipe, at the level of the turbine or turbines actuating an alternator or generator for the production of electricity, this device comprising a closed circuit within which circulates a heat transfer fluid and in particular water, under the action of a pump, conveying said heat transfer fluid or water at one or more individual exchangers associated with said electromechanical equipment, said heat transfer fluid or water being cooled in contact with a cold source.

Selon l’invention, le refroidissement du fluide caloporteur ou de l’eau par la source froide est réalisé au moyen d’un échangeur principal, constitué par la ou les grilles de filtration positionnée(s) en amont de la (des) canalisations d’accès de l’eau au niveau de la ou des turbines, ladite (lesdites) grilles étant constituée(s) de tubes au sein desquels circule le fluide caloporteur ou l’eau et de barreaux solidarisant les tubes entre eux.According to the invention, the cooling of the heat transfer fluid or of the water by the cold source is carried out by means of a main exchanger, consisting of the filtration grid(s) positioned upstream of the pipeline(s) of water access at the level of the turbine or turbines, said grid(s) being made up of tubes within which the heat transfer fluid or water circulates and of bars securing the tubes together.

En d’autres termes, l’invention consiste à modifier un équipement déjà existant au sein des centrales hydroélectriques, en l’espèce la grille de filtration située en amont de la la canalisation d’entrée ou conduite forcée acheminant l’eau au niveau de la turbine, et immergée dans la rivière ou dans le barrage de retenue de l’eau en question, et à modifier cette grille de telle sorte à permettre la circulation en son sein du fluide caloporteur et notamment de l’eau de refroidissement du circuit de refroidissement des différents équipements électromécaniques.In other words, the invention consists in modifying equipment that already exists within hydroelectric power stations, in this case the filtration grid located upstream of the inlet pipe or penstock conveying the water at the level of the turbine, and immersed in the river or in the water retaining dam in question, and to modify this grid so as to allow the circulation within it of the heat transfer fluid and in particular of the cooling water of the cooling of the various electromechanical equipment.

En effet de manière traditionnelle, cette grille de filtration est systématiquement mise en œuvre afin de filtrer l’eau acheminée au niveau de la turbine et ainsi éviter l’introduction à ce niveau de corps flottants de toute nature, tels que branches, détritus divers, etc. Une telle grille est classiquement déposée et fixée sur un cadre bétonné et dispose d’un système de dégrilleur pour un nettoyage manuel ou automatique.Indeed in a traditional way, this filtration grid is systematically implemented in order to filter the water conveyed at the level of the turbine and thus to avoid the introduction at this level of floating bodies of any kind, such as branches, various detritus, etc Such a screen is conventionally placed and fixed on a concrete frame and has a screen system for manual or automatic cleaning.

Afin d’optimiser l’échange thermique avec l’eau de la rivière ou de la retenue, constituant la source froide, et donc situés en amont de la turbine, les barreaux solidarisant entre eux lesdits tubes ont une forme sensiblement plane, et s’étendent radialement à partir desdits tubes.In order to optimize the heat exchange with the water of the river or the reservoir, constituting the cold source, and therefore located upstream of the turbine, the bars joining together said tubes have a substantially planar shape, and extend radially from said tubes.

Les différents éléments constitutifs de la grille sont typiquement réalisés en matériaux métalliques, et donc bon conducteurs thermiques, et dont on assure en outre un contact optimisé entre eux, afin justement d’assurer la conduction thermique typiquement entre les barreaux et les tubes, ce dans l’objectif d’optimiser l’échange thermique entre l’eau de la source froide et le fluide caloporteur ou l’eau circulant dans le circuit de refroidissement.The various constituent elements of the grid are typically made of metallic materials, and therefore good thermal conductors, and of which an optimized contact is also ensured between them, precisely in order to ensure the thermal conduction typically between the bars and the tubes, this in the objective of optimizing the heat exchange between the water from the cold source and the heat transfer fluid or the water circulating in the cooling circuit.

Selon l’invention, le circuit de refroidissement des équipements électromécaniques peut être un double circuit, respectivement un circuit primaire, connecté avec la grille précitée, acheminant l’eau ou un fluide caloporteur au niveau d’un échangeur principal, au niveau duquel intervient un échange thermique avec un circuit secondaire, également fermé, lui-même assurant le refroidissement des équipements électromécaniques. Dans cette configuration, on dispose de deux circuits fermés.According to the invention, the cooling circuit of the electromechanical equipment can be a double circuit, respectively a primary circuit, connected with the aforementioned grid, conveying the water or a heat transfer fluid to the level of a main exchanger, at the level of which a heat exchange with a secondary circuit, also closed, which itself cools the electromechanical equipment. In this configuration, there are two closed circuits.

Brève description des figuresBrief description of figures

La manière dont l’invention peut être réalisée, et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l’exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l’appui des figures annexées.The way in which the invention can be implemented, and the resulting advantages, will become clearer from the example of embodiment which follows, given by way of indication and not limitation in support of the appended figures.

La figure 1 est une représentation schématique d’une centrale hydroélectrique en section. Figure 1 is a schematic representation of a hydroelectric power station in section.

La figure 2 est une représentation schématique en perspective d’une grille de filtration située en amont de la canalisation d’amenée d’eau au niveau des turbines ou de la conduite forcée. Figure 2 is a schematic representation in perspective of a filtration grid located upstream of the water supply pipe at the level of the turbines or the penstock.

La figure 3 est une vue schématique de la grille conforme à l’invention, dont la figure 4 est une vue de détail. Figure 3 is a schematic view of the grid according to the invention, of which Figure 4 is a detail view.

La figure 3 est une vue schématique de la grille conforme à l’invention, dont la figure 4 est une vue de détail. Figure 3 is a schematic view of the grid according to the invention, of which Figure 4 is a detail view.

La figure 5 illustre schématiquement une portion de la grille de l’invention. FIG. 5 schematically illustrates a portion of the grid of the invention.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

Comme indiqué ci-dessus, la figure 1 représente une vue schématique en coupe d’un barrage hydroélectrique de facture traditionnelle. Fondamentalement, ce barrage définit un réservoir d’eau (1) et intègre une canalisation ou conduite forcée (2) acheminant l’eau (1) au niveau d’une turbine (3), assurant la rotation du rotor d’un générateur électrique (5) situé dans la salle des machines (4). Après avoir mis en rotation la turbine, l’eau est évacuée en aval, typiquement au niveau d’une rivière ou d’un bassin de démodulation (6). La rotation du rotor du générateur entraîne la production d’électricité, acheminée ensuite au moyen de lignes haute tension (7) en liaison avec le réseau électrique considéré.As indicated above, Figure 1 shows a schematic sectional view of a traditional hydroelectric dam. Basically, this dam defines a water reservoir (1) and incorporates a pipeline or penstock (2) conveying the water (1) to the level of a turbine (3), ensuring the rotation of the rotor of an electric generator (5) located in the engine room (4). After rotating the turbine, the water is evacuated downstream, typically at the level of a river or a demodulation basin (6). The rotation of the generator rotor causes the production of electricity, which is then routed by means of high voltage lines (7) in connection with the electrical network considered.

La conduite forcée ou canalisation (2) comporte en amont, typiquement immergée dans le réservoir (1), une grille de filtration (8), destinée, de manière connue à filtrer l’eau acheminée au niveau de la turbine, afin d’exclure tous corps flottants, et préserver l’intégrité et la pérennité de la ou des turbines. Un dispositif de nettoyage de type dégrilleur est classiquement installé avec la grille. Une telle grille est illustrée en relation avec la figure 2.The penstock or pipe (2) comprises upstream, typically submerged in the reservoir (1), a filtration grid (8), intended, in a known manner, to filter the water conveyed to the level of the turbine, in order to exclude all floating bodies, and preserve the integrity and durability of the turbine(s). A screen-type cleaning device is conventionally installed with the screen. Such a grid is illustrated in relation to Figure 2.

Une telle grille est classiquement fixée au niveau de la structure en béton (9) constitutive du barrage proprement dit. Dans l’exemple décrit, elle apparaît inclinée par rapport à l’horizontale. Elle est située en amont de l’ouverture supérieure de la canalisation forcée, au niveau de laquelle, l’eau de la retenue chute par simple gravité. La grille est dimensionnée de telle sorte à résister notamment à la pression de l’eau stockée dans la retenue définie par le barrage.Such a grid is conventionally fixed at the level of the concrete structure (9) constituting the actual dam. In the example described, it appears inclined with respect to the horizontal. It is located upstream of the upper opening of the penstock, at the level of which the water from the reservoir falls by simple gravity. The grid is sized in such a way as to resist in particular the pressure of the water stored in the reservoir defined by the dam.

Selon l’invention, la grille en question est modifiée pour faire fonction d’échangeur thermique d’un circuit de refroidissement des équipements électromécaniques intégrés dans la centrale électrique proprement dite, et plus spécifiquement, des huiles de lubrification des composants recevant l’arbre de la turbine et ou l’arbre du rotor du générateur, y compris le multiplicateur, et de l’enceinte recevant ledit générateur, respectivement rotor et stator.According to the invention, the grid in question is modified to act as a heat exchanger for a cooling circuit for the electromechanical equipment integrated into the power plant itself, and more specifically, for the lubricating oils of the components receiving the drive shaft. the turbine and/or the shaft of the generator rotor, including the multiplier, and of the enclosure receiving said generator, respectively rotor and stator.

Ce circuit de refroidissement (non représenté) est typiquement constitué d’une canalisation au sein de laquelle circule un fluide caloporteur et notamment de l’eau, cette circulation résultant de la mise en œuvre d’une ou plusieurs pompes.This cooling circuit (not shown) typically consists of a pipe within which circulates a heat transfer fluid and in particular water, this circulation resulting from the implementation of one or more pumps.

Ce circuit de refroidissement est donc bouclé, et donc fermé, au niveau de ladite grille (8), celle-ci étant à cet effet pourvue de tubes creux (10, 11, 12), respectivement d’un tube distributeur (10), au niveau duquel est acheminée l’eau réchaufféeCdu circuit de refroidissement, d’un tube collecteur (11), récupérant l’eau refroidie en suite du passage de l’eau au sein de la grille, ledit tube collecteur (11) étant lui-même en continuité avec la canalisation constitutive du circuit de refroidissement et conduisant l’eau alors refroidieFau niveau des échangeurs individuels présents dans la centrale, et assurant, comme déjà dit, le refroidissement des équipements électromécaniques, et de tubes intermédiaires (12), connectant à intervalles discrets le tube distributeur (10) au tube collecteur (11) afin de permettre la circulation de l’eau du circuit de refroidissement.This cooling circuit is therefore looped, and therefore closed, at the level of said grid (8), the latter being for this purpose provided with hollow tubes (10, 11, 12), respectively with a distributor tube (10), at which the heated water C of the cooling circuit is conveyed, a collecting tube (11), recovering the cooled water following the passage of the water within the grid, the said collecting tube (11) being itself in continuity with the pipe constituting the cooling circuit and leading the then cooled water F to the level of the individual exchangers present in the plant, and ensuring, as already said, the cooling of the electromechanical equipment, and of the intermediate tubes (12 ), connecting at discrete intervals the distributor tube (10) to the collector tube (11) in order to allow the circulation of the water of the cooling circuit.

Les différents tubes intermédiaires (12) sont en outre reliés mécaniquement entre eux par un certain nombre de barreaux transversaux (13), sensiblement parallèles au tube distributeur (10) et au tube collecteur (11), afin en premier lieu de conférer à la grille la résistance mécanique nécessaire à sa fonction première de filtre. Selon l’invention, ces barreaux (13) peuvent se présenter sous la forme d’ailettes, s’étendant sensiblement radialement par rapport auxdits tubes intermédiaires, et ainsi qu’on peut bien l’observer sur les figures 4 et 5. Idéalement, ces barreaux sont sensiblement plans et s’étendent parallèlement au courant de l’eau de refroidissement, ce dans l’objectif d’optimiser le contact entre l’eau constitutive de la source froide et les barreaux et corollairement les tubes (12), et donc l’échange thermique à ce niveau.The various intermediate tubes (12) are also mechanically connected to each other by a certain number of transverse bars (13), substantially parallel to the distributor tube (10) and to the collector tube (11), in order in the first place to give the grid the mechanical resistance necessary for its primary function as a filter. According to the invention, these bars (13) may be in the form of fins, extending substantially radially with respect to said intermediate tubes, and as can be clearly seen in Figures 4 and 5. Ideally, these bars are substantially plane and extend parallel to the flow of the cooling water, with the aim of optimizing the contact between the water constituting the cold source and the bars and, as a corollary, the tubes (12), and therefore the heat exchange at this level.

Ces barreaux (13) sont soudés au niveau (14) des tubes intermédiaires (12), de telle sorte à optimiser le contact des barreaux avec les tubes, ce dans l’objectif d’optimiser la conduction thermique et corollairement la dissipation de la chaleur de l’eau provenant du circuit de refroidissement, cette dissipation étant symbolisée sur la figure 4 par des flèches multicurvilignes. On a également symbolisé par les différentes flèchesEle flux d’eau de la source froide traversant la grille avant de s’engouffrer dans la canalisation forcée (2). Les différents éléments constitutifs de la grille (8) sont réalisés en un matériau bon conducteur thermique et présentant également de bonnes propriétés mécaniques, et par exemple en métal, typiquement en acier.These bars (13) are welded at the level (14) of the intermediate tubes (12), so as to optimize the contact of the bars with the tubes, with the aim of optimizing thermal conduction and, as a corollary, the dissipation of heat. water from the cooling circuit, this dissipation being symbolized in FIG. 4 by multicurvilinear arrows. The various arrows E have also symbolized the flow of water from the cold source crossing the grid before rushing into the penstock (2). The various constituent elements of the grid (8) are made of a material that is a good thermal conductor and also has good mechanical properties, and for example of metal, typically steel.

En raison de la présence des barreaux solidaires des tubes intermédiaires, on augmente significativement la surface d’échange thermique entre l’eau de la rivière ou du barrage et l’eau du circuit de refroidissement circulant dans la grille.Due to the presence of the bars attached to the intermediate tubes, the heat exchange surface between the water from the river or the dam and the water from the cooling circuit circulating in the grid is significantly increased.

La grille ainsi réalisée conserve donc sa fonction de filtration initiale, et assure de plus, conformément à l’invention, la fonction d’échangeur thermique.The grid thus produced therefore retains its initial filtration function, and also performs, in accordance with the invention, the function of heat exchanger.

En raison de la dimension de la grille ou des grilles (fonction du nombre de canalisations forcées que comporte la centrale hydroélectrique), on assure un refroidissement efficace du fluide caloporteur et notamment de l’eau circulant dans le circuit de refroidissement, permettant d’aboutir à un différentiel de température entre l’eauCaboutissant dans le tube distributeur (10) et l’eauFcollectée par le tube collecteur (11) voisin de 5°C et en tout cas suffisant pour dissiper la chaleur générée dans la centrale hydroélectrique et, plus spécifiquement, par les équipements électromécaniques.Due to the size of the grate or gratings (depending on the number of forced pipes that the hydroelectric plant has), efficient cooling of the heat transfer fluid and in particular of the water circulating in the cooling circuit is ensured, making it possible to achieve at a temperature differential between the water C ending up in the distributor tube (10) and the water F collected by the collector tube (11) close to 5°C and in any case sufficient to dissipate the heat generated in the hydroelectric power station and, more specifically, by electromechanical equipment.

Lorsque cela est requis, le circuit de refroidissement peut être constitué d’une double boucle fermée, respectivement un circuit primaire du type de celui précédemment décrit, et un circuit secondaire, comportant les échangeurs unitaires et pénétrant dans la centrale, les deux circuits étant en échange thermique l’un avec l’autre au niveau d’un échangeur thermique de facture classique, et connu de l’état antérieur de la technique.When required, the cooling circuit can consist of a double closed loop, respectively a primary circuit of the type described above, and a secondary circuit, comprising the unit exchangers and penetrating into the plant, the two circuits being in heat exchange with each other at the level of a heat exchanger of conventional invoice, and known from the prior state of the art.

On conçoit de fait tout l’intérêt de la présente invention qui permet de manière efficace et simple de s’affranchir des inconvénients des dispositifs de l’état antérieur de la technique, et de se servir d’un élément d’ores et déjà existant au niveau des centrales hydro-électriques, en l’espèce la grille de filtration située en amont de la conduite ou des conduites forcées d’une centrale hydroélectrique.One can in fact conceive the whole advantage of the present invention which makes it possible in an effective and simple way to overcome the disadvantages of the devices of the prior state of the art, and to use an element already existing at the level of hydroelectric power stations, in this case the filtration grid located upstream of the pipe or penstocks of a hydroelectric power station.

Par ailleurs, l’invention présente un autre avantage significatif, à savoir qu’en raison de l’échange thermique intervenant au niveau de la grille, il est donc généré, notamment au niveau de la surface de l’eau ou de la retenue d’eau inhérente au barrage, un réchauffement suffisant pour faire fondre la glace susceptible de se créer par temps froid au voisinage de ladite grille.Furthermore, the invention has another significant advantage, namely that due to the heat exchange occurring at the level of the grid, it is therefore generated, in particular at the level of the surface of the water or the reservoir of water inherent in the dam, sufficient warming to melt the ice likely to be created in cold weather in the vicinity of said grid.

Claims (5)

Dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique, du type comprenant au moins une canalisation d’accès ou conduite forcée (2) de l’eau, au niveau de la ou des turbines (3) actionnant un alternateur ou générateur (4) en vue de la production d’électricité, ce dispositif comprenant un circuit fermé au sein duquel circule un fluide caloporteur et notamment de l’eau, sous l’action d’une pompe, acheminant ledit fluide caloporteur ou l’eau au niveau d’un ou de plusieurs échangeurs individuels associés auxdits équipements électromécaniques, ledit fluide caloporteur ou l’eau étant refroidi au contact d’une source froide (1), et le refroidissement du fluide caloporteur ou de l’eau circulant dans le circuit de refroidissement par la source froide étant réalisé au moyen d’un échangeur principal, constitué par la ou les grilles de filtration (8) positionnée(s) en amont de la (des) canalisations d’accès (2) de l’eau au niveau de la ou des turbines (3), ladite (lesdites) grilles étant constituée(s) de tubes (10, 11, 12) au sein desquels circule le fluide caloporteur ou l’eau et de barreaux (13) solidarisant partie desdits tubes entre eux, caractérisé en ce que les barreaux (13) solidarisant entre eux les tubes (12) dits intermédiaires adoptent une forme sensiblement plane, s’étendant radialement à partir desdits tubes intermédiaires.Device for cooling the electromechanical equipment of a hydroelectric power station, of the type comprising at least one access pipe or penstock (2) for water, at the level of the turbine (s) (3) actuating an alternator or generator (4) for the production of electricity, this device comprising a closed circuit within which circulates a heat transfer fluid and in particular water, under the action of a pump, conveying said heat transfer fluid or water to the level of one or more individual exchangers associated with said electromechanical equipment, said heat transfer fluid or water being cooled in contact with a cold source (1), and cooling of the heat transfer fluid or water circulating in the heating circuit cooling by the cold source being carried out by means of a main exchanger, consisting of the filtration grid (s) (8) positioned upstream of the access pipe (s) (2) of the water at the level from where you rbines (3), said (said) grids consisting of tubes (10, 11, 12) within which circulates the heat transfer fluid or water and bars (13) joining part of said tubes together, characterized in that the bars (13) joining together the so-called intermediate tubes (12) adopt a substantially planar shape, extending radially from said intermediate tubes. Dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents éléments constitutifs de la grille sont réalisés en matériaux métalliques, et notamment en acier.Device for cooling the electromechanical equipment of a hydroelectric power station according to Claim 1, characterized in that the various constituent elements of the grid are made of metallic materials, and in particular of steel. Dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique, du type comprenant au moins une canalisation d’accès ou conduite forcée (2) de l’eau, au niveau de la ou des turbines (3) actionnant un alternateur ou générateur (4) en vue de la production d’électricité, ce dispositif comprenant un premier circuit fermé au sein duquel circule un fluide caloporteur et notamment de l’eau, sous l’action d’une pompe, acheminant ledit fluide caloporteur ou l’eau au niveau d’un ou de plusieurs échangeurs individuels associés auxdits équipements électromécaniques, et un second circuit en échange thermique avec ledit premier circuit, au sein duquel circule également un fluide caloporteur et notamment de l’eau, et assurant le refroidissement de l’eau ou du fluide caloporteur circulant dans le premier circuit, caractérisé en ce que le second circuit est monté en boucle fermée, et en ce que le refroidissement du fluide caloporteur ou de l’eau circulant dans le second circuit est réalisé au moyen d’un échangeur principal, constitué par la ou les grilles de filtration (8) positionnée(s) en amont de la (des) canalisations d’accès (2) de l’eau au niveau de la ou des turbines (3), ladite (lesdites) grilles étant constituée(s) de tubes (10, 11, 12) au sein desquels circule le fluide caloporteur ou l’eau et de barreaux (13) solidarisant partie desdits tubes entre eux.Device for cooling the electromechanical equipment of a hydroelectric power station, of the type comprising at least one access pipe or penstock (2) for water, at the level of the turbine (s) (3) actuating an alternator or generator (4) for the production of electricity, this device comprising a first closed circuit within which circulates a heat transfer fluid and in particular water, under the action of a pump, conveying said heat transfer fluid or water at the level of one or more individual exchangers associated with said electromechanical equipment, and a second circuit in thermal exchange with said first circuit, within which also circulates a heat transfer fluid and in particular water, and ensuring the cooling of the water or heat transfer fluid circulating in the first circuit, characterized in that the second circuit is mounted in a closed loop, and in that the cooling of the heat transfer fluid or of the water circulating in the second circuit is carried out by means of a main exchanger, consisting of the filtration grid (s) ( 8) positioned upstream of the water access pipe (s) (2) at the level of the turbine (s) (3), said grids consisting of tubes (10, 11, 12) within which circulates the heat transfer fluid or water and bars (13) joining part of said tubes together. Dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barreaux (13) solidarisant entre eux les tubes (12) dits tubes intermédiaires, adoptent une forme d’ailettes sensiblement planes, s’étendant radialement à partir desdits tubes intermédiaires.Device for cooling the electromechanical equipment of a hydroelectric power station according to Claim 3, characterized in that the bars (13) joining together the tubes (12) called intermediate tubes, adopt the shape of substantially plane fins, s' extending radially from said intermediate tubes. Dispositif pour assurer le refroidissement des équipements électromécaniques d’une centrale hydroélectrique selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les différents éléments constitutifs de la grille sont réalisés en matériaux métalliques, et notamment en acier.Device for cooling the electromechanical equipment of a hydroelectric power station according to one of Claims 3 and 4, characterized in that the various constituent elements of the grid are made of metallic materials, and in particular of steel.
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