Cet article décrit l’utilisation d’un dispositif de Structural health monitoring (SHM) de HBK France, afin de surveiller l’état d’une conduite forcée d’acheminement de l’eau d’un glacier.

Contexte, problématique à résoudre, attentes de l’exploitant :

La centrale hydroélectrique de Passy est la centrale la plus puissante de Haute Savoie. Elle produit de l’électricité à partir de l’eau retenue par des barrages et des glaciers. D’importants travaux de génie civil étant prévus à proximité d’une conduite forcée d’acheminement de l’eau d’un glacier, il fallait s’assurer que les travaux n’aient pas de conséquences sur la solidité de la conduite et de ses fixations.

Solution mise en œuvre par HBK France :

Pose de jauges de contrainte sur la conduite
Jauge de contrainte collée sur la conduite
Jauge protégée contre les agressions en milieu hostile

La surveillance est assurée par des jauges de contraintes métalliques à trame pelliculaire classiques. Celles-ci, au nombre de 16, ont été installées avec l’assistance d’une société spécialisée dans les travaux sur ce type de chantier, car il faut sécuriser les opérateurs exposés aux chutes.

Pour accéder aux données de déformation recherchées, des jauges sont positionnées en génératrice le long de la conduite, au droit des appuis de la conduite, auxquelles s’ajoutent 2 jauges (situées à 3h et 9h), 2 m à l’amont de chaque appui. En combinant mathématiquement les données fournies par ces différentes jauges, il est possible d’accéder aux valeurs de synthèse désirées.

La pose des jauges sur la conduite métallique exige un savoir-faire particulier, du fait de l’environnement mais aussi de l’oxydation sur la paroi de la conduite.

L’eau qui circule dans la conduite forcée provient d’un glacier et est à environ à 5 °C, été comme hiver. Elle varie peu, il n’y a donc pas de gros problème de compensation en température à traiter… sauf lorsqu’EDF est amené à vider la conduite. En été, la température peut alors monter à 30 °C, voire plus ; le relevé de la température de la conduite permet ainsi de compenser les variations des mesures d’extensométrie.

« Les jauges sont câblées en demi pont avec une jauge de compensation thermique pour prendre en compte les variations de température. Comme la distance entre les jauges et le coffret de mesure est importante (jusqu’à 80 m, pour le point le plus éloigné), il a fallu compenser les longueurs de ligne, ce qui a été fait avec un câblage 5 fils », explique Pascal Chaffot du service ingénierie de HBK France, qui a assuré la réalisation de l’application.

A noter : en plus de la mesure de la température de la conduite, déjà évoquée, la température de l’air ambiant et de l’intérieur du coffret sont également mesurés.

Le coffret de mesure, placé à proximité de la conduite, est alimenté en 24 V cc, généré à partir du 220 V disponible à proximité. On distingue ici les deux châssis PMX d’acquisition des données et, en partie supérieure, le PC industriel qui héberge le logiciel de monitoring Catman.

En haut à droite, on voit le routeur 3G Sixnet de Red Lion (une société sœur de HBK France au sein du groupe Spectris), qui transmet les données vers le serveur.

Résultats obtenus :

En cas de dépassement de seuils prédéfinis, EDF en est immédiatement informé par mail. Mais en temps normal, un envoi du bilan des résultats est fait mensuellement, présenté sous la forme d’un tableau Excel.

Dans cet exemple, HBK France ne va pas jusqu’à l’analyse des données car EDF a souhaité prendre en charge cette partie, mais dans de nombreux autres projets, c’est un service assuré par HBK France.

Si l’instrumentation est assez classique au niveau du choix des produits, son installation dans un environnement difficile a exigé un grand savoir-faire au niveau de la pose des jauges : travail en altitude, pose sur des structures plutôt oxydées… et même prévoir des protections sur les câbles pour éviter qu’ils ne soient attaqués par les rapaces, très présents en montagne !