Деревообрабатывающую отрасль корректно рассматривать в двух сегментах, выделяемых, как по виду, назначению конечного продукта, так и способам его получения. К первому сегменту относят комплексы, предприятия, цеха производства пиломатериалов, древесных плит, фанеры, используемых и в строительстве, и в качестве полуфабрикатов для изготовления мебели, изделий. Здесь в основном применяются механические способы обработки, а превалирующая нагрузка в силовых сетях предприятий – линии распиловки, строгальные, фрезерные станки, прессы, отжимные машины и т.п. с электродвигателями переменного тока, как правило, приводимыми в действие комплектными преобразователями электроприводов, а также силовые трансформаторы, насосные, компрессорные установки систем водоснабжения, водоотведения, водоочистки, вентиляции, системы освещения, вентиляции.

Второй сегмент - комплексы, предприятия, цеха целлюлозно-бумажной промышленности с химико-механическими способами получения и переработки сырья и более высокой энергоемкостью в сравнении с производством изделий, полуфабрикатов из натуральной древесины.

Специфика производств в целлюлозно-бумажной промышленности и особенности силовой нагрузки.

Основным сырьем для производства волокна в целлюлозно-бумажной промышленности остаются переработанная древесина и макулатура с примерно равными долями, хотя в целом отрасль ориентирована на использование вторсырья для энерго- и ресурсосбережения.

Методы производства целлюлозы из древесины можно условно разделить на механические, основанные на физической силе для измельчения древесины, и химические, при которых волокна извлекаются химическими агентами. Процессы в производствах полного (или неполного цикла) разнообразные и зависят от используемого сырья, а также прогрессивности оборудования и технологий предприятия.

Так, современные предприятия имеют аффинажные установки для переработки древесной щепы, изготовленной из обрезков древесины лесопильных заводов, а процессы производства включают:

• промывку исходного сырья, при которой электромагнитный питатель регулирует количество щепы, подаваемой из бункера для щепы по проточному конвейеру, где измеряется вес щепы и удаляются посторонние материалы (металлические предметы, почва, песок);
• дезагрегацию, при которой щепа пропускается между дисками рафинера и дезагрегируется (измельчается);
• скрининг-сортировку, где сита и решетки используются для отделения сырья от посторонних предметов в зависимости от размера и формы, причем удаленные решетками и очистителями предметы в дальнейшем направляются на очистку, обезвоживание и сжигаются;
• химического отбеливания, причем большинство заводов применяют процесс кислородного отбеливания для удаления лигнина перед процессом отбеливания хлором, чтобы снизить нагрузку на окружающую среду;
• химической регенерации, при котором жидкие химикаты направляются на процесс химического восстановления или сжигаются в котлах-утилизаторах после концентрирования вакуумными испарителями;
• смешивания сырья, добавления наполнителей, калибровщиков и химикатов, удаления пыли, деаэрации и т.д.

Сам процесс изготовления бумаги заключается в разбавлении и диспергировании подготовленных материалов или бумажного сырья, распылении бумажной массы на проволочную ткань-матрицу для формирования бумажного листа, сушки и т.д. Типовая бумагоделательная машина состоит из основного (прессового, сушильного, каландра), а также вспомогательного оборудования с приводом, вакуумной, дренажной системой, сушильной установкой, системой рекуперации и т.д.

Существенно повышают энергоемкость предприятий целлюлозно-бумажной промышленности процессы очистки сточных вод, где в основном используются системы, сочетающие биологическую и коагуляционную седиментационную очистку. Для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха устанавливаются десульфураторы, денитрификационное оборудование, электрофильтры и дезодорирующее оборудование, а решением проблемы диоксинов стало применение кислородных отбеливающих установок.

Целлюлозно-бумажные комбинаты используют большое количество воды в качестве реакционных сред и для промывки в процессах производства, а основными процессами очистки сточных вод являются регулирование рН (нейтрализацию) с помощью кислоты или щелочи, удаление взвешенных веществ с помощью осветлителей, а также снижение БПК и ХПК с помощью биологической очистки и коагуляционного осаждения (флотации). Собственно очистка сточных вод представляет собой комбинацию этих процессов, а в них задействованы аэротенки, коагуляторы, отстойники с насосами, компрессорами, перемешивающими устройствами, а также мусоросжигательные установки - печи для сжигания в кипящем слое, с фиксированным слоем и циклонные для сжигания обезвоженного осадка.

Основными силовыми нелинейными нагрузками на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности являются силовые трансформаторы, часто конвертеры, но в большинстве случаев ШИМ преобразователи частоты – комплектные преобразователи (complete drive module - CDM) для электропривода переменного (или постоянного) тока с регулируемой скоростью. Именно такая нелинейная нагрузка остается основным потребителем реактивной энергии и, как правило, мощным источником эмиссии гармоник, что в совокупности с процессами трансмиссии гармонических искажений из распределительной сети делает энергосистему предприятий нестабильной, а электроснабжение – не соответствующим стандартам по параметрам качества.

В аспекте финансовой нагрузки предприятий по факту осложняет решение проблемы генерации реактивной энергии «по месту на объекте» для нивелирования перетока реактивной мощности из распределительной сети переход на автоматические (или автоматизированные) системы управления (АСУ), поскольку для работы в АСУ необходимо обеспечивать требуемое время отклика на управляющие сигналы, а сама система построена на цифровых, а не аналоговых способах передачи информационных данных. Т.е. на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности с АСУ необходимо использование полупроводниковых конденсаторных установок компенсации реактивной мощности с соответствующими программно-логическими контроллерами и тиристорными (или тиристорно-диодными) ключами, а также управляемых тиристорами (или полевыми транзисторами) конденсаторно-реакторных фильтров гармоник. Во всяком случае такой подход необходим для нелинейных нагрузок с быстроизменяющейся вольтамперной характеристикой, а значит при проектировании снижения перетоков реактивной энергии и гармоник необходимо планирование организационных мероприятий по группировке нагрузок, что можно и нужно делать только после полного энергетического аудита конкретного объекта.

Конденсаторные установки УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ в деревообрабатывающей отрасли.

Если на предприятии деревообрабатывающей отрасли проведен энергетический аудит и выполнены организационные мероприятия по группировке нелинейных нагрузок (по характеру, объему потребления реактивной энергии и с учетом эмиссии гармонических искажений), то в большинстве случаев профессиональный интегратор конденсаторных установок компенсации реактивной мощности (и фильтров гармоник) может планировать применение «по месту», в группе или централизованно:

• конденсаторных установок (батарей или модулей) для компенсации постоянной (фоновой) потребности в реактивной энергии, причем в силовых сетях (сегментах сети) с высоким уровнем гармонических искажений такие нерегулируемые конденсаторные установки коррекции (повышения) коэффициента мощности должны использоваться совместно с одно- или многозвенными фильтрами (в зависимости от числа критических по амплитуде гармоник), чтобы исключить риски перегрузки (и пробоя) конденсаторов токами нефундаментальных частот при резонансных явлениях;
• регулируемых (т.е. автоматических) конденсаторных установок коррекции (повышения) коэффициента мощности с релейной коммутацией ступеней (батарей) электромеханическими контакторами (УКРМ).
  УКРМ (или УКРМФ – фильтровые с одно- или многозвенными фильтрами гармоник для силовых сетей с большими по амплитудами гармониками и рисками резонанса) правомерно использовать для монотонно и медленно возрастающей (или убывающей) в течение времени потребности в реактивной энергии, а это могут быть (по результатами энергоаудита) системы водоотведения, водоочистки с аэротенками, отстойниками, вентиляции, приводы конвейеров, компрессоров и т.д.;
• регулируемых (т.е. автоматических) конденсаторных установок коррекции (повышения) коэффициента мощности с полупроводниковой коммутацией ступеней (батарей) тиристорными свитчами (УКРМТ и/или УКРМТФ – фильтровыми с одно- или многозвенными фильтрами гармоник для силовых сетей с большими по амплитудами гармониками и рисками резонанса).

УКРМТ и/или УКРМТФ идеально подходят для предприятий с АСУ, в том числе для сегментов силовой сети, где используются автоматизированные линии, агрегаты, станки с ЧПУ, но дороже релейных УКРМ (УКРМФ) из-за стоимости тиристорных свитчей и ПЛК с цифровыми портами. В ряде случаев для снижения цены без потери эффективности работы возможно проектирование гибридных сборок с секциями УКРМТ и УКРМ, УКРМТ и нерегулируемой конденсаторной установки (батареи), в том числе с «общим» L-C колебательным контуром (или контурами при многозвенном фильтре) для фильтрации гармоник критических амплитуд.