Il compressore di una turbina a gas è sempre trascinato direttamente dall’espansore mediante un collegamento meccanico. Si tratta quasi sempre di un compressore assiale multistadio (le eccezioni sono limitate a macchine di piccola potenza, fino a 1÷2 MW, che, per motivi di carattere puramente economico, impiegano uno o due stadi di compressore centrifugo: in tal modo sviluppano rapporti di compressione maggiori ma hanno rendimenti inferiori e limitate capacità di elaborare grandi portate volumetriche). Trattandosi di macchine molto caricate aerodinamicamente, con molti stadi transonici, la curva caratteristica portata-prevalenza è sempre praticamente verticale, cioè a portata volumetrica costante. E’ tuttavia molto diffusa l’adozione di palettature statoriche all’ingresso dotate di calettamento angolare variabile (IGV), che permettono la variazione della portata dell’aria nelle fasi di avviamento. Un fenomeno, che può coinvolgere il compressore, è quello del cosiddetto pompaggio o stallo. Le cause che lo provocano possono essere le seguenti:
• insufficiente prevalenza di uno o più stadi durante il funzionamento a bassa velocità.
Il fenomeno è più probabile negli stadi a bassa pressione, dove i volumi specifici sono più
elevati, maggiori sono le velocità di attraversamento e le conseguenti perdite di carico.
• aumento delle perdite di carico del circuito alimentato (ad esempio, contropressione nei
combustori per eccesso di combustione) a carico e ai giri nominali.
In entrambi i casi la portata si annulla poiché il compressore non è più in grado di fornire all’aria la prevalenza necessaria al moto. Per evitare il pompaggio in avviamento occorre ridurre le perdite di carico degli stadi, riducendo la portata sino alla velocità in cui il compressore è in grado di lavorare in sicurezza. La limitazione si ottiene lanciando la macchina con le palette sull’aspirazione (Inlet Guide Vanes) chiuse. Ciò offre anche il vantaggio di diminuire la potenza richiesta dal motore primo durante il lancio. Un altro accorgimento adottato dai costruttori è quello di applicare la riduzione di portata in determinate zone del compressore, in modo da ridurre la velocità dell’aria negli stadi a valle. Sono inseriti dei bypass degli stadi a più bassa pressione e l’aria è sfogata per mezzo di valvole onoff, dette anche bleed valves, nel diffusore di scarico del turbogas. Prima del raggiungimento della velocità nominale le bleed valves vengono chiuse, mentre le IGV sono leggermente chiuse per evitare anche in questa fase ogni fenomeno di pompaggio. Per evitare il pompaggio a carico, mantenendo cioè le perdite di carico sempre inferiori alla prevalenza del compressore, viene fissato un limite massimo della pressione alla mandata del compressore in funzione del carico generato, cioè del volume di fuoco e quindi delle perdite di carico del sistema di combustione. Il tutto si traduce in un circuito che limita la domanda di combustibile: quando la misura della pressione sulla mandata del compressore (PMC) supera il valore di un set point dinamico, elaborato in funzione del carico, viene ridotta la richiesta di combustibile.
