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Des paliers innovants pour relever les défis de l'industrie hydroélectrique

Le bon fonctionnement des principaux composants d'une centrale hydroélectrique, comme les turbines et les vannes, repose sur la qualité des paliers utilisés. Suite aux échanges avec de nombreux responsables de centrales, nous savons que des considérations telles que l'exploitation en continu d'une centrale avec un faible nombre d'arrêts pour maintenance, des coûts de fonctionnement réduits, ainsi que la préservation de l'environnement, sont hissées au rang de priorités absolues.

La fiabilité des paliers revêt une importance primordiale pour atteindre ces objectifs. Les paliers en bronze graissés étaient auparavant utilisés dans les applications hydroélectriques en raison des performances démontrées par le passé et de leur notoriété. Malgré cela, il est établi que l'utilisation de paliers lubrifiés augmente le risque de panne d'une turbine si les paliers ne sont pas correctement entretenus, ce qui peut générer des coûts annuels supplémentaires liés à l'achat de lubrifiant, ainsi que des coûts de main d'œuvre liés à la maintenance et un risque de pollution environnementale.

Dans les faits, il s'avère que dans 15 % des cas, la défaillance du rotor, de la vanne directrice ou de la turbine résulte d'un problème de lubrification, tandis que 7 % des défaillances proviennent de l'usure du palier. Enfin, 8 % des défaillances sont liées à des problèmes provenant à la fois de l'usure et de la lubrification. Ainsi, le choix d'un palier a, de façon incontestable, un impact considérable sur le fonctionnement des centrales hydroélectriques.

LE COUT DES PALIERS LUBRIFIES

La défaillance d'un palier a un coût élevé pour les centrales hydroélectriques car le remplacement d'un palier peut entraîner l'arrêt d'une centrale pendant près de 3 mois - ce qui représente une perte de recettes d'environ 3.5 millions d'euros pour une centrale de 30 MW. L'entretien inapproprié d'un palier en bronze, qui peut se traduire par l'oubli d'un seul apport de lubrifiant, ou le fait de ne pas ajouter de lubrifiant en quantité suffisante, augmente le risque de défaillance du palier.

Outre le risque de défaillance accru, le coût annuel lié à la lubrification des paliers doit également être pris en compte. Lubrifier les paliers à intervalles réguliers est une tâche chronophage puisqu'il faut compter environ 2 heures de travail journalier pour qu'un technicien procède à la lubrification des équipements. Entre le temps de travail nécessaire et l'achat du lubrifiant, près de 7 000 euros sont dépensés, par an et par technicien, pour assurer le fonctionnement continu d'une centrale équipée de paliers métalliques lubrifiés.

De plus, si de la graisse ou de l'huile se répandait dans l'environnement, la centrale aurait à sa charge des coûts de dépollution d'environ 30 euros par litre, et cela n'inclut pas le coût des autres amendes.

AVANTAGES DES PALIERS COMPOSITES A ENROULEMENT FILAMENTAIRE

GGB Fiber reinforced composite bearings and filament wound bushings

Les paliers composites enrichis en PTFE réduisent considérablement les frottements dans les applications hydroélectriques. Ces paliers offrent également une plus grande tolérance au désalignement et une réduction des effets de stick-slip par rapport aux paliers en bronze, diminuant ainsi tout risque de mauvais fonctionnement. Dotés d'un faible coefficient de frottement, ces paliers composites disposent d'une durée de vie prolongée, ce qui garantit de plus longues périodes d'exploitation des centrales entre chaque opération de maintenance.

De plus, les paliers composites ne requièrent aucun entretien régulier et réduisent les coûts d'exploitation annuels. Eliminer les lubrifiants évite tout risque de pollution environnementale et met ainsi l'entreprise à l'abri de toute sanction financière, ou de coûteux travaux de dépollution. Vous trouverez ci-dessous un exemple, dans lequel les ingénieurs GGB ont permis à un client de bénéficier de tous ces avantages, en concevant un palier composite à enroulement filamentaire parfaitement adapté aux besoins de son application hydroélectrique.

CENTRALE DE POMPAGE-TURBINAGE DE JIXI, EN CHINE

GGB self-lubricating FRC bearings are ideal for hydropower applications

En 2016, GGB a été sollicité par Dongfang Electric pour mettre au point des paliers avec des tolérance réduites, adaptés aux exigences de leur centrale de pompage-turbinage basée à Jixi, dans la province d'Anhui, en Chine.

L'utilisation de paliers qui réduisent le jeu de fonctionnement devenant la norme, le client avait demandé à ce que ces paliers puissent faire l'objet d'un usinage excentrique avant leur montage, afin de pouvoir mieux ajuster leur position.

Pour concevoir un palier adapté aux exigences du client, l'équipe pluridisciplinaire d'ingénieurs GGB a mené une étude approfondie afin de déterminer quelle matrice de fibres offrirait la meilleure technique d'usinage, sans que les propriétés tribologiques du palier ne soient altérées.

Au terme de cette étude, il a été établi que le palier lisse à haute précision HPMB®, doté d'une épaisse surface antifriction usinable, répondait le mieux aux besoins de cette installation hydroélectrique.

GAMME DE PALIERS GGB POUR APPLICATIONS HYDROELECTRIQUES

GGB hydro plain bearings were specified for Xiangjiaba hydropower plant

Les paliers composites à enroulement filamentaire sont désormais une référence incontournable dans la filière hydroélectrique. Ayant démontré avec succès leur efficacité au cours des 20 dernières années, ils succèdent brillamment aux paliers en bronze lubrifiés. Les paliers à enroulement filamentaire GGB, comme les paliers composites HPMHPMB® et HPF®, conviennent parfaitement aux applications hydroélectriques grâce à leur revêtement antifriction, qui permet de réduire les effets de stick-slip et les frottements.

Des fabricants de premier plan, tels que Voith et GE, ont choisi les paliers composites à enroulement filamentaire GGB car ils permettent de compenser les défauts d'alignement et de mieux réduire les charges d’angle que les paliers en bronze. De plus, des tests menés par le corps des ingénieurs de l'armée des Etats-Unis ont démontré que les paliers à enroulement filamentaire GGB disposaient d'une durée de vie supérieure à 30 ans.

En résumé, les paliers hydroélectriques GGB diminuent le nombre d'interruptions de fonctionnement des centrales, rendent inutile tout ajout de graisse ou d'huile lubrifiante et réduisent les coûts car ils ne nécessitent aucun entretien. Nos paliers étant mondialement utilisés, que ce soit dans les barrages hydroélectriques de Xiangjiaba en Chine ou de Belo Monte au Brésil, GGB dispose de l'expertise nécessaire pour offrir une solution adaptée à chaque application hydroélectrique.

Pour en savoir plus, visionnez la vidéo de la conférence dédiée aux paliers hydroélectriques GGB, réalisée à l'occasion du salon international Hydro 2017.

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