nVent SCHROFF protegge e raffredda con successo le apparecchiature di accelerazione presso la European Spallation Source, la fonte di neutroni più potente al mondo
Riepilogo:
Località: Lund, Svezia
Situazione: Lo stabilimento di ricerca multidisciplinare European Spallation Source (ESS), basato sul più potente acceleratore di protoni lineare al mondo, ha cercato una soluzione di contenimento e raffreddamento all'avanguardia per proteggere il sistema di controllo dell'acceleratore.
Soluzione: Soluzioni per armadi elettrici/elettronici per il controllo dell'acceleratore
Risultati: La soluzione completa soddisfa tutte le specifiche e i requisiti di contenimento ed è stata completata nei tempi e nel budget previsti.
SITUAZIONE
La European Spallation Source (ESS) ha deciso di costruire una struttura di ricerca multidisciplinare leader a livello mondiale. Una volta completamente operativo, l'impianto, basato sulla fonte di neutroni più brillante al mondo, una macchina estremamente avanzata e complessa, consentirà di realizzare innovazioni scientifiche nella ricerca sui materiali, l'energia, la salute e l'ambiente.
La progettazione della struttura include il più potente acceleratore di protoni lineare mai realizzato, dove inizia il processo di spallazione per generare neutroni per la ricerca. I requisiti di alto livello dell'acceleratore ESS consistono fornire un impulso protonico lungo di 2,86 ms a 2 GeV a una frequenza di ripetizione di 14 Hz. Questo rappresenta 5 MW di potenza media del fascio con un duty cycle del 4% sul target. L'ESS è dotato di un bersaglio a ruota in tungsteno raffreddato da elio, 15 strumenti a neutroni all'avanguardia, una serie di laboratori ad alta tecnologia e software e gestione dei dati super-informatici. I complessi sistemi di controllo monitorano e gestiscono decine di migliaia di dispositivi e integrano le operazioni di tutte le infrastrutture degli impianti attraverso una rete di database hardware, software e di configurazione.
Per questa incredibile impresa scientifica e ingegneristica, lo stabilimento di ricerca desiderava una soluzione all'avanguardia per il sistema di contenimento e di raffreddamento per collegare e proteggere le complesse apparecchiature elettriche ed elettroniche per il controllo dell'acceleratore. Il team nVent SCHROFF ha compiuto un passo avanti e ha risposto a questa chiamata altamente competitiva del 2017 per la partecipazione alle gare d'appalto.
"Per molti di noi, questo ambizioso progetto è un'opportunità unica nella vita", ha affermato Ulf Broome, Regional Account Manager di nVent SCHROFF. "Inoltre, abbiamo avuto fiducia nell'esperienza relativa ad altre simulazioni fisiche fondamentali e centri di ricerca più grandi sul fatto che il nostro team e le nostre risorse estese potevano soddisfare le esigenze di progettazione, installazione e consegna di ESS. Eravamo entusiasti quando abbiamo appreso di aver ottenuto il contratto!"
SOLUZIONE
Nell'ambito del processo di gara d'appalto, ESS ha fornito al team tecnico nVent SCHROFF le specifiche per rack da 48,26 cm, unità di raffreddamento e distribuzione dell'alimentazione (PDU) utilizzate nella costruzione di gallerie di 500 metri. La galleria prevedeva 20 armadi per corsie calde, tra cui 900 rack da 48,26 cm, 200 refrigeratori in fila e circa 900 PDU. L'attrezzatura doveva essere ospitata e mantenuta al fresco in modo efficiente: prevenire le fluttuazioni di temperatura negli armadi elettronici è un requisito di base per applicazioni fisiche altamente complesse. Come ulteriore sfida, la dissipazione del calore variava a seconda dei moduli assemblati, con alcune aree specifiche che richiedono intervalli di temperatura particolarmente ristretti. (Immagine 1)
In base alle specifiche, il team tecnico di SCHROFF ha calcolato le prestazioni di raffreddamento in base al carico termico fornito dall'ESS per ogni singolo elemento di contenimento o fila di rack e ha preso in considerazione anche gli scenari peggiori. Quando sono arrivati a strategie di progettazione all'avanguardia, hanno condotto una convalida dettagliata della soluzione proposta, compresa la sua capacità di gestire il raffreddamento, attraverso test di simulazione. (Immagine 2)
L'applicazione si basa sulle configurazioni di contenimento delle corsie calde dei rack contenenti le apparecchiature elettriche ed elettroniche. I refrigeratori in-row sono posizionati per mantenere un flusso d'aria costante davanti a ciascun rack e sono forniti refrigeratori in-row in ridondanza. L'applicazione consente inoltre l'adozione di variazioni della velocità della ventola in base ai diversi carichi termici nei diversi settori e offre opzioni di risparmio energetico. Tutti i prodotti specificati provengono dall'ampia gamma di prodotti standard nVent SCHROFF, progettati appositamente per consentire ai tecnici di configurare sistemi esclusivi, altamente disponibili e convenienti.
nVent SCHROFF offre una soluzione completa che soddisfa tutti i requisiti di gara dichiarati, e ha fornito all'ESS per l'approvazione disegni con i prodotti proposti specificati e simulazioni.
Durante il processo, le specifiche originali della gara d'appalto sono cambiate diverse volte a mano a mano che i dettagli di progettazione dei vari sistemi dell'acceleratore si sono evoluti durante la costruzione pluriennale. Ad ogni passo, il team agile nVent SCHROFF ha ascoltato attentamente le nuove indicazioni, adottato le configurazioni dei prodotti di conseguenza e condotto nuovi calcoli e simulazioni per adattare e fornire la soluzione modificata.
La soluzione finale comprende configurazioni simmetriche di rack per ciascuna fila, con refrigeratori e ridondanze per mantenere un flusso d'aria omogeneo. Inoltre, consente variazioni della velocità della ventola per gestire i carichi termici nei diversi settori e fornire opzioni di risparmio energetico. (Immagine 3)
RISULTATI
Ora la soluzione finale comprende 20 elementi di confinamento per corsie calde, tra cui oltre 900 rack Schroff Varistar da 48,26 cm, circa 200 unità di raffreddamento Varistar SHX e quasi 900 unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU). Il team SCHROFF ha rispettato tutte le proprie responsabilità, dalla progettazione alla consegna, all'installazione e alla messa in servizio, secondo i tempi e il budget concordati.
"Si tratta di un progetto sfaccettato e in evoluzione e siamo felici di essere stati flessibili e agili nel nostro supporto, soprattutto perché sono state apportate modifiche per soddisfare le esigenze della comunità scientifica", ha dichiarato a nome di nVent Carsten Müller, Lead Project Engineer. "Siamo lieti di offrire qualità, progettazione e installazione a ESS e con le funzionalità della soluzione. Siamo estremamente felici di partecipare a questo progetto scientifico".
Guardando al futuro, il team SCHROFF è pronto a continuare a supportare ESS in varie aree.
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