nVent SCHROFF skyddar och kyler acceleratorutrustning på European Spallation Source, världens mest kraftfulla neutronkälla
Sammanfattning:
Plats: Lund, Sverige
Situation: Den multidisciplinära forskningsanläggningen European Spallation Source (ESS), baserad på världens mest kraftfulla linjära protonaccelerator, sökte en toppmodern inneslutnings- och kylningslösning för att skydda acceleratorns styrsystem.
Lösning: Skåplösningar för elektrisk/elektronisk utrustning för styrning av acceleratorn
Resultat: Den omfattande lösningen uppfyllde alla specifikationer och krav avseende inneslutning, och slutfördes i tid och inom budget.
SITUATION
European Spalation Source (ESS) är en världsledande anläggning för multidisciplinär forskning. Anläggningen, som är baserad på världens kraftigaste neutronkälla, är en extremt avancerad och komplex maskin, möjliggör vetenskapliga genombrott inom forskning som rör material, energi, hälsa och miljö.
Anläggningens utformning innefattar den mest kraftfulla linjära protonaccelerator som någonsin byggts, där spallationsprocessen för som genererar neutroner för forskning inleds. ESS-acceleratorn måste tillhandahålla en 2,86 ms lång protonpuls vid 2 GeV, med en frekvens på 14 Hz. Detta representerar 5 MW genomsnittlig stråleffekt med 4 % arbetscykel på målet. ESS har ett heliumkylt målhjul i volfram, 15 toppmoderna neutroninstrument, en serie högtekniska laboratorier, databehandling med en superdator och avancerad programvara. Avancerade kontrollsystem övervakar och hanterar tiotusentals enheter samt integrerar driften av all anläggningsinfrastruktur via ett nätverk av maskinvara, programvara och konfigurationsdatabaser.
För det här otroliga vetenskapliga och tekniska underverket sökte man efter en toppmodern lösning för inneslutnings- och kylsystem för att ansluta och skydda den komplexa elektriska och elektroniska utrustningen som styr acceleratorn. nVent SCHROFF-teamet svarade entusiastiskt på anbudsförfrågan 2017, där konkurrensen var stor.
”För många av oss är det här ambitiösa projektet en möjlighet som bara kommer en gång i livet”, säger Ulf Broome, regional säljansvarig för nVent SCHROFF. ”Baserat på vår erfarenhet från arbete med andra större forskningscentra var vi också säkra på att vårt stora team och omfattande resurser kunde uppfylla kraven och behoven avseende konstruktion, installation och leverans som ställdes i samband med ESS-projektet. Vi blev mycket glada när vi fick kontraktet!”
LÖSNING
Som en del av anbudsprocessen tillhandahöll ESS nVent SCHROFF:s tekniska team med specifikationer för 19-tumsrack, kylnings- och eldistributionsenheter (PDU:er) som användes i den 500 meter långa galleribyggnaden. Galleriet skulle innehålla 20 skåplösningar för varmgången, inklusive 900 19-tumsrack, 200 radmonterade kylaggregat och cirka 900 PDU:er. Att utrustningen måste styras perfekt och kylas effektivt för att förhindra temperaturvariationer i elektronikskåp är grundläggande krav för mycket komplexa fysiktillämpningar. Som en extra utmaning varierade värmeavledningen beroende på de monterade modulerna, och i vissa fall krävdes särskilt snäva temperaturområden. (Bild 1)
SCHROFF:s teknikerteam beräknade kylprestandan för varje inneslutnings- och rackrad, baserat på värmebelastningsuppgifter som tillhandahölls av ESS, och tog även hänsyn till värsta tänkbara scenarier. När de kom fram till vilka konstruktionsstrategier de skulle välja, genomförde de genom simuleringstestning en detaljerad validering av den föreslagna lösningen, inklusive dess förmåga att hantera kylning. (Bild 2)
Tillämpningen är beroende av konfigurationer för inneslutning av varmgången för rack som innehåller elektronisk och elektrisk utrustning. Radmonterade kylaggregat placeras så att de bibehåller ett konstant luftflöde framför varje rack, och redundans tillhandahålls för alla kylaggregat. Tillämpningen gör det även möjligt att anpassa fläkthastigheter efter olika värmebelastningar inom de olika sektorerna och tillhandahålla alternativ för energibesparingar. Alla specificerade produkter kommer från det omfattande nVent SCHROFF-utbudet, med standardprodukter som är specialkonstruerade för att tekniker ska kunna konfigurera unika, konstant tillgängliga och kostnadseffektiva system.
Med en omfattande lösning som uppfyllde alla angivna anbudskrav, tillhandahöll nVent SCHROFF ritningar med förslag på produkter, tillsammans med simuleringar till ESS för godkännande.
I processen har de ursprungliga specifikationerna från upphandlingen ändrats flera gånger i takt med att konstruktionsdetaljerna i de olika acceleratorsystemen utvecklades under den fleråriga byggtiden. Vid varje förändring lyssnade nVent SCHROFF-teamet noga på den nya riktningen, anpassade produktkonfigurationerna därefter och genomförde nya beräkningar och simuleringar för att anpassa och leverera den modifierade lösningen.
Den slutliga lösningen består av symmetriska konfigurationer med rack för varje rad, med kylaggregat och redundanser för att bibehålla ett homogent luftflöde. Lösningen möjliggör även fläkthastighetsvariationer för att hantera värmebelastningar i de olika sektorerna och tillhandahålla alternativ för energibesparingar. (Bild 3)
RESULTAT
Nu omfattar den slutliga lösningen 20 varmgångsinneslutningar, inklusive fler än 900 19-tums Schroff Varistar-rack, cirka 200 Varistar SHX-kylaggregat och nära 900 eldistributionsenheter (PDU:er). SCHROFF-teamet slutförde alla steg – från konstruktion till leverans, installation och driftsättning – enligt överenskommet schema och budget.
”Det är ett mångfacetterat, levande projekt, och vi var glada över att vara flexibla och anpassningsbara i vårt stöd, särskilt när justeringar gjordes för att uppfylla de vetenskapliga behoven”, säger nVent:s, Carsten Müller, ledande projektingenjör. ”Vi är glada över att kunna leverera kvalitet, konstruktion och installation till ESS, och med lösningens funktionalitet. Vi är mycket glada över att kunna delta i det här vetenskapliga projektet.”
SCHROFF-teamet ser framåt och är redo att fortsätta stödja ESS inom olika områden.
Bild 1
Bild 2
Bild 3
Mediekontakt hos nVent:
Jasmin Goelzenleuchter
Marknadsansvarig
nVent
+31 638 324 143
Jasmin.Goelzenleuchter