nVent SCHROFF beschermt en koelt met succes de versneller bij European Spallation Source, 's werelds krachtigste neutronenbron
Overzicht:
Locatie: Lund, Zweden
situatie: De multidisciplinaire onderzoeksfaciliteit European Spallation Source (ESS), gebaseerd op 's werelds krachtigste lineaire protonversneller, zocht een geavanceerde oplossing voor insluiting en koeling om het regelsysteem van de versneller te beschermen.
Oplossing: Kastoplossingen voor de elektrische/elektronische apparatuur voor het regelen van de versneller
Resultaten: De uitgebreide oplossing voldeed aan alle specificaties en vereisten voor insluiting en werd op tijd en binnen het budget voltooid.
SITUATIE
De European Spallation Source (ESS) heeft een wereldwijd toonaangevende multidisciplinaire onderzoeksfaciliteit opgezet. Zodra de faciliteit volledig operationeel is, zal deze, gebaseerd op 's werelds helderste neutronenbron, een uiterst geavanceerde en complexe machine, wetenschappelijke doorbraken mogelijk maken in onderzoek op het gebied van materialen, energie, gezondheid en milieu.
Het ontwerp van de faciliteit omvat de krachtigste lineaire protonversneller die ooit is gebouwd, waar het spallatieproces om neutronen te genereren voor onderzoek begint. De hoge eisen van de ESS-versneller moeten een 2,86 ms lange protonimpuls leveren bij 2 GeV bij een herhalingsfrequentie van 14 Hz. Dit staat voor 5 MW van het gemiddelde straalvermogen met een inschakelduur van 4% op het doel. ESS beschikt over een helium-gekoeld wolfraam doelwiel, 15 state-of-the-art neutroneninstrumenten, een suite van high-tech laboratoria, en supercomputing voor datamanagement en software. Complexe regelsystemen bewaken en beheren tienduizenden apparaten en integreren de activiteiten van alle infrastructuur van de faciliteit via een netwerk van hardware-, software- en configuratiedatabases.
Voor deze ongelooflijke prestatie op het gebied van wetenschap en techniek zocht de onderzoeksfaciliteit een geavanceerde oplossing voor insluiting en koeling om de complexe elektrische en elektronische apparatuur voor het regelen van de versneller aan te sluiten en te beschermen. Het nVent SCHROFF-team trad enthousiast naar voren en diende in 2017 een aanbieding in voor de zeer competitieve aanbesteding.
"Voor velen van ons is dit ambitieuze project een unieke kans", aldus Ulf Broome, regionaal accountmanager van nVent SCHROFF. “Bovendien hadden we er op basis van ervaring met andere cruciale natuurkundige en grotere onderzoekscentra vertrouwen in dat ons uitgebreide team en onze medewerkers konden zorgen voor de ontwerp-, installatie- en leveringsbehoeften van ESS. We waren blij toen we hoorden dat we het contract kregen!"
OPLOSSING
als onderdeel van het aanbestedingsproces heeft ESS het engineeringteam van nVent SCHROFF specificaties verstrekt voor 19-inch rekken, koel- en stroomverdeeleenheden (PDU's) die worden gebruikt in het galerijgebouw met een lengte van 500 meter. De galerij zou bestaan uit 20 hot aisle-kastopstellingen, waaronder 900 19-inch rekken, 200 in-row koelers en ongeveer 900 PDU's. De apparatuur moest worden ondergebracht en efficiënt worden gekoeld – het voorkomen van temperatuurschommelingen in elektronicakasten is een basisvereiste voor zeer complexe fysieke toepassingen. Als extra uitdaging varieerde de warmteafgifte afhankelijk van de gemonteerde modules, waarbij voor sommige gespecificeerde gebieden bijzonder kleine temperatuurbereiken nodig waren. (Afbeelding 1)
Op basis van de specificaties heeft het engineeringteam van SCHROFF de koelprestaties berekend op basis van de door ESS geleverde warmtebelasting voor elke afzonderlijke insluiting of rackrij, waarbij ook rekening is gehouden met de worstcasescenario's. Bij het ontwikkelen van de meest geavanceerde ontwerpstrategieën voerden zij een gedetailleerde validatie uit van de voorgestelde oplossing, inclusief het vermogen om koeling te beheren, via simulatietests. (Afbeelding 2)
De toepassing is afhankelijk van configuraties met warme gangpaden van rekken die de elektronische en elektrische apparatuur bevatten. In-row koelers zijn geplaatst om een consistente luchtstroom voor elk rek te handhaven, en er zijn redundanties voor de in-row koelers. De toepassing maakt ook variaties in het ventilatortoerental mogelijk om zich aan te passen aan wisselende warmtebelastingen in de verschillende sectoren en biedt opties voor energiebesparing. Alle gespecificeerde producten zijn afkomstig uit het uitgebreide nVent SCHROFF-portfolio met standaardproducten die speciaal zijn ontworpen om technici in staat te stellen unieke, uiterst beschikbare en kostenefficiënte systemen te configureren.
Gewapend met een uitgebreide oplossing die aan alle gestelde aanbestedingsvereisten voldeed, heeft nVent SCHROFF tekeningen met voorgestelde producten en simulaties ter goedkeuring aan ESS verstrekt.
Tijdens het proces zijn de oorspronkelijke specificaties van de aanbesteding verschillende keren gewijzigd, omdat de ontwerpdetails van de verschillende acceleratiesystemen tijdens de meerjarige constructie evolueerden. Bij elke shift luisterde het flexibele nVent SCHROFF-team aandachtig naar de nieuwe richting, nam productconfiguraties dienovereenkomstig over en voerde nieuwe berekeningen en simulaties uit om de aangepaste oplossing te realiseren en te leveren.
De uiteindelijke oplossing bestaat uit symmetrische configuraties van rekken voor elke rij, met koelers en redundanties om een homogene luchtstroom te handhaven. De oplossing maakt ook variaties in het ventilatortoerental mogelijk om rekening te houden met warmtebelastingen in de verschillende sectoren en biedt opties voor energiebesparing. (Afbeelding 3)
RESULTATEN
De uiteindelijke oplossing bestaat nu uit 20 hot aisle-containments, waaronder meer dan 900 19-inch Schroff Varistar-rekken, ongeveer 200 Varistar SHX-koeleenheden en bijna 900 Power Distribution Units (PDU's). Het SCHROFF-team heeft al zijn toegewezen verantwoordelijkheden – van ontwerp tot levering, installatie en inbedrijfstelling – binnen het overeengekomen tijdschema en budget uitgevoerd.
"Het is een veelzijdig, dynamisch project en we waren blij flexibel en wendbaar te zijn in onze ondersteuning, vooral omdat er fijnafstellingen werden gemaakt om te voldoen aan de behoeften van de wetenschappelijke gemeenschap", aldus nVent, Carsten Müller, Lead Project Engineer "we zijn blij om kwaliteit, ontwerp en installatie te leveren aan ESS, en met de functionaliteit van de oplossing. Wij zijn bijzonder blij mee te doen aan dit wetenschappelijk project."
Vooruitblikkend is het SCHROFF-team bereid ESS op verschillende gebieden te blijven ondersteunen.
Afbeelding 1
Afbeelding 2
Afbeelding 3
Mediacontact bij nVent:
Jasmin Goelzenleuchter
Marketing Manager
nVent
+31 638 324 143
Jasmin.Goelzenleuchter