Транспортировка газа – одна из важнейших составляющих эффективности российского топливно-энергетического комплекса. ОДК разработала первый отечественный газотурбинный двигатель для транспортировки газа в классе мощности 32 МВт. Рассказываем об этом двигателе и его предшественниках – двигателях марки «НК» для газоперекачивающих агрегатов.
Наследие конструктора-двигателиста Николая Дмитриевича Кузнецова дало жизнь не только современным авиационным двигателям, но и целой линейке силовых установок, без которых сегодня немыслимы газоперекачивающие станции на тысячекилометровых трубопроводах и энергобезопасность России. На Петербургском международном газовом форуме в начале октября 2025 года был продемонстрирован первый полностью отечественный индустриальный двигатель НК-36СТ-32 мощностью 32 МВт.
Первые двигатели Николая Кузнецова для газоперекачивающей отрасли
По объёмам разведанных месторождений природного газа первое место в мире – у России, где находится 30% всего природного газа планеты. Эти запасы составляют основу энергетической и экономической безопасности. Чтобы перерабатывать и потреблять газ, его нужно сначала доставить из месторождений к комбинатам и потребителям. Для этого необходимы газопроводы с компрессорными станциями, оборудование которых должно обладать высокими показателями надежности и производительности.
Газотурбинные приводы на компрессорных станциях начали применяться в СССР со второй половины 1950-х годов. Одним из пионеров использования газотурбинных двигателей для транспортировки газа был конструктор Николай Кузнецов, который в 1958 организовал на куйбышевском заводе (сейчас это самарское предприятие ОДК-Кузнецов) конструкторское бюро по разработке газотурбинных двигателей наземного применения. Однако идея была в полной мере поддержана властями только спустя 10 лет, когда Совет министров поручил Кузнецову на основе газогенератора авиационного двигателя НК-12 создать двигатель НК-12СТ для газоперекачивающих агрегатов. Этот двигатель мощностью 6,3 МВт был создан и начал эксплуатироваться с 1974 года.
В 1979 году, убедившись в высокой эффективности двигателя НК-12СТ, правительство поручило коллективу Кузнецова разработать двигатель для газоперекачивающих агрегатов мощностью 16 МВт.
Двигатель НК-16СТ был создан в рекордно короткие сроки. В 1982 году он успешно прошел межведомственные государственные испытания и был рекомендован в эксплуатацию на газопроводах. Газовики были очень довольны двигателем НК-16СТ. Он оказался прост в обращении, запускался в любую погоду, был легок в замене, удобен при транспортировке.
Одним из ключевых преимуществ газотурбинных двигателей Кузнецова для газовой отрасли была их компактность. Как пишет соратник Николая Кузнецова, конструктор Владимир Орлов, в своей книге «Генеральный конструктор Н.Д. Кузнецов и его ОКБ», «Разница в весе между нашими и стационарными двигателями той же мощности была достаточно велика. Двигатель НК-16СТ вместе с рамой весил 7,8 тонн, двигатель Уральского завода тяжёлого машиностроения на 16 МВт весил 48 тонн, двигатель Невского завода мощности 10 МВт – 64 тонны».
Семейство индустриальных двигателей НК-36СТ
Семейство индустриальных двигателей НК-36СТ берёт своё начало от авиационной силовой установки НК-32, разработанной коллективом Кузнецова. Инженерная школа ОДК-Кузнецова сохранила уникальную компетенцию в проектировании турбин большой мощности с высокой температурой газов перед турбиной. Именно эти решения легли в основу новой установки, адаптированной к задачам промышленной энергетики и газотранспортной инфраструктуры.
Первоначально на базе НК-32 для наземного использования был создан НК-36СТ мощностью 25 МВт. Весной 1999 года на Тольяттинской газокомпрессорной станции был запущен первый агрегат с этим индустриальным двигателем. О высокой надёжности платформы говорит тот факт, что суммарная наработка двигателей этой серии за всё время их работы сегодня превышает 1,3 миллиона часов. НК-36СТ-32 стал дальнейшим развитием линейки индустриальных двигателей ОДК-Кузнецов.
Инновационные решения в двигателе НК-36СТ-32
Для достижения мощности в 32 МВт инженеры сохранили газогенератор НК-36СТ-25 и доработали другие узлы. Был увеличен входной аппарат для подачи большего объёма воздуха, разработана новая силовая турбина с лопатками большей длины. В результате мощность увеличилась, и был получен высокий для российских индустриальных двигателей коэффициент полезного действия (КПД) 38%. При этом расход топлива снижен на 6%, а расчётный ресурс достиг 120 тысяч часов.
Однако главным элементом новой установки стала малоэмиссионная камера сгорания (МЭКС). Именно она определяет экологический и эксплуатационный облик двигателя. В отличие от авиационных двигателей, газотурбинные установки на компрессорных станциях или в энергетике годами работают в непрерывном цикле. В таком режиме накопленный объем выбросов оксидов азота и угарного газа достигает значительных величин.
География размещения многих энергообъектов также играет роль для экологии. Компрессорные станции и энергоцентры часто расположены вблизи городских агломераций для минимизации потерь при транспортировке энергии. Но и в труднодоступных степных или таёжных регионах сохранение чистоты воздуха – экологические параметры индустриального ГТД – имеют не меньшее значение, чем в населённых пунктах. Для индустриальных двигателей соответствие экологическим нормативам является обязательным условием для современного технологического оборудования.
В традиционной камере сгорания часть топлива воспламеняется не полностью, что приводит к избыточному образованию оксидов азота и угарного газа. В малоэмиссионной – топливо и воздух подаются по многоступенчатой схеме, а специальная конструкция горелок обеспечивает равномерное смешивание и контролируемую температуру горения. Это снижает образование NOx (оксидов азота), сохраняя при этом стабильность пламени и высокий КПД. В НК-36СТ-32 применена камера, изготовленная с использованием аддитивных технологий. 3D-печать позволила оптимизировать геометрию каналов, а также повысить точность и долговечность деталей.
Генеральный конструктор ОДК-Кузнецов Павел Чупин, комментируя преимущества новой камеры сгорания, объясняет: «В двигателе НК-36СТ-32 камеры сгорания и горелки, применяемые в ней, изготовлены с использованием аддитивных технологий. Такая камера сгорания уже показала свою эффективность и низкий уровень выбросов веществ».
Таким образом, в НК-36СТ-32 сочетаются три взаимосвязанных параметра – эффективность, экологичность и экономика. Повышенный КПД уменьшает расход топлива и стоимость энергии. Малоэмиссионная камера снижает выбросы и финансовые издержки на компенсацию экологического воздействия. Конструктивная преемственность сокращает капитальные затраты при замене или модернизации старых установок. Это создаёт долгосрочное преимущество по совокупной стоимости владения, что особенно важно для крупных операторов газотранспортной и энергетической инфраструктуры.
«Двигатель может применяться для привода нагнетателя, центробежного нагнетателя природного газа, для транспортировки газа по разветвленной системе трубопроводов, газопроводов Российской Федерации. Второе его применение — это привод компрессоров сжижения природного газа, так называемого СПГ. Третье направление — этот двигатель может быть использован для выработки электрической энергии для привода электрогенератора. В том числе рассматривается применение этого двигателя в составе мобильных электрических станций, которые можно в кратчайшие сроки развертывать в труднодоступных местах, где применение традиционной электрической сети невозможно», - отметил генеральный конструктор ОДК-Кузнецов Павел Чупин.
По своему назначению газотурбинный двигатель НК-36СТ-32 универсален. Такое сочетание характеристик делает его применимым как в масштабных проектах по модернизации компрессорных станций, так и в автономных энергетических решениях для удалённых регионов. Двигатель уже прошёл первый этап заводских испытаний на площадке ОДК-Кузнецов в Самаре, в ходе которых были подтверждены все заявленные параметры, включая мощность, КПД и экологические характеристики.
Опыт адаптации авиационных технологий для наземного применения, дополненный современными технологиями и аддитивным производством элементов камеры сгорания, позволяет говорить о появлении стратегического продукта. НК-36СТ-32 является не просто двигателем, а комплексным решением для системной модернизации топливно-энергетического комплекса России, обеспечивающим технологический суверенитет и соответствие всем экологическим требованиям.