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nVent SCHROFF ESS Fallstudie – Nachrichtenartikel Bild

nVent SCHROFF schützt und kühlt erfolgreich Beschleunigeranlagen an der European Spallation Source, der leistungsstärksten Neutronenquelle der Welt

Zusammenfassung: 
Standort: Lund, Situation 
in Schweden: Die multidisziplinäre Forschungseinrichtung European Spallation Source (ESS), die auf dem leistungsstärksten linearen Protonenbeschleuniger der Welt basiert, suchte nach einer hochmodernen Eindämmungs- und Kühlsystemlösung, um das Steuersystem des Beschleunigers zu schützen.
Lösung: Schranklösungen für die elektrische/elektronische Ausrüstung zur Ansteuerung des Beschleunigers
Ergebnisse: Die umfassende Lösung erfüllte alle Spezifikationen und Anforderungen für die Eindämmung und wurde termin- und budgetgerecht fertiggestellt.

SITUATION
Die European Spallation Source (ESS) hat sich zum Ziel gesetzt, eine weltweit führende multidisziplinäre Forschungseinrichtung aufzubauen. Nach ihrer vollständigen Inbetriebnahme wird die Anlage, die auf der schillerndsten Neutronenquelle der Welt basiert, einer extrem fortschrittlichen und komplexen Maschine, wissenschaftliche Durchbrüche in der Material-, Energie-, Gesundheits- und Umweltforschung ermöglichen. 

Das Anlagendesign umfasst den leistungsstärksten jemals gebauten linearen Protonenbeschleuniger, in dem der Spallationsprozess zur Erzeugung von Neutronen für die Forschung beginnt. Die hohen Anforderungen des ESS-Beschleunigers bestehen darin, einen 2,86 ms langen Protonenpuls bei 2 GeV bei einer Wiederholrate von 14 Hz bereitzustellen. Dies entspricht einer durchschnittlichen Strahlleistung von 5 MW mit einem 4 %-Arbeitszyklus am Ziel. ESS verfügt über ein Helium-gekühltes Wolfram-Messzahnrad, 15 hochmoderne Neutroneninstrumente, eine Reihe von High-Tech-Labors und Super-Computing-Datenmanagement und -Software. Komplexe Steuerungssysteme überwachen und verwalten Zehntausende von Geräten und integrieren den Betrieb aller Anlageninfrastrukturen über ein Netzwerk aus Hardware, Software und Konfigurationsdatenbanken. 

Für diese unglaubliche Leistung von Wissenschaft und Technik suchte die Forschungseinrichtung nach einer hochmodernen Eindämmungs- und Kühlsystemlösung, um die komplexen elektrischen und elektronischen Geräte zur Steuerung des Beschleunigers zu verbinden und zu schützen. Das Team von nVent SCHROFF trat eifrig vor und folgte der hart umkämpften Ausschreibung im Jahr 2017. 

„Für viele von uns ist dieses ehrgeizige Projekt eine einmalige Chance“, sagte Ulf Broome, regionaler Account Manager bei nVent SCHROFF. „Außerdem waren wir aufgrund der Erfahrungen mit anderen wichtigen Physik- und größeren Forschungszentren zuversichtlich, dass unser umfangreiches Team und unsere Ressourcen die Design-, Installations- und Bereitstellungsanforderungen des ESS erfüllen können. Wir waren begeistert, als wir erfuhren, dass wir den Auftrag erhalten haben!“

LÖSUNG
Im Rahmen des Ausschreibungsverfahrens lieferte ESS dem Engineering-Team von nVent SCHROFF Spezifikationen für 19-Zoll-Schränke, Kühl- und Stromverteilungs-Einheiten (PDUs), die im 500 Meter langen Galeriegebäude verwendet werden. Die Galerie sollte 20 Warmgang-Schranklösungen präsentieren, darunter 900 19-Zoll-Schränke, 200 Reihenkühler und etwa 900 PDUs. Die Geräte müssen gehostet und effizient gekühlt werden – die Vermeidung von Temperaturschwankungen in Elektronikschränken ist eine Grundvoraussetzung für hochkomplexe physikalische Anwendungen. Als zusätzliche Herausforderung variierte die Wärmeableitung je nach bestückten Modulen, wobei einige spezifizierte Bereiche besonders enge Temperaturbereiche erfordern. (Bild 1)

Basierend auf den Spezifikationen berechnete das SCHROFF-Engineering-Team die Kühlleistung basierend auf der vom ESS bereitgestellten Wärmelast für jede einzelne Containment- oder Schrank-Reihe und berücksichtigte auch Worst-Case-Szenarien. Als sie zu hochmodernen Konstruktionsstrategien gelangten, führten sie eine detaillierte Validierung der vorgeschlagenen Lösung mittels Simulationstests durch, einschließlich ihrer Fähigkeit, die Kühlung zu steuern. (Bild 2)

Die Anwendung basiert auf Konfigurationen zur Einhausung des Warmgangs von Schränken, die die elektronischen und elektrischen Geräte enthalten. Reihenkühler werden vor jedem Schrank platziert, um einen konstanten Luftstrom aufrechtzuerhalten, und für die Reihenkühler sind Redundanzen vorgesehen. Die Anwendung ermöglicht auch Variationen der Lüfterdrehzahl, um sich an unterschiedliche Wärmelasten in den verschiedenen Sektoren anzupassen, und bietet Optionen zur Energieeinsparung. Alle spezifizierten Produkte stammen aus dem umfangreichen nVent SCHROFF-Portfolio von Standardprodukten, die speziell entwickelt wurden, um es Ingenieuren zu ermöglichen, einzigartige, hochverfügbare und kostengünstige Systeme zu konfigurieren.

Ausgestattet mit einer umfassenden Lösung, die alle genannten Ausschreibungsanforderungen erfüllte, lieferte nVent SCHROFF Zeichnungen mit spezifizierten Produktvorschlägen und Simulationen an ESS zur Genehmigung. 

Dabei änderten sich die ursprünglichen Spezifikationen aus der Ausschreibung mehrmals, da sich während der mehrjährigen Bauzeit die konstruktiven Details der verschiedenen Beschleunigersysteme weiterentwickelten. Bei jedem Wechsel hörte das agile nVent SCHROFF-Team aufmerksam der neuen Ausrichtung zu, passte Produktkonfigurationen entsprechend an und führte neue Berechnungen und Simulationen durch, um die modifizierte Lösung anzupassen und bereitzustellen. 

Die endgültige Lösung umfasst symmetrische Konfigurationen von Schränken für jede Reihe, mit Kühlern und Redundanzen, um einen homogenen Luftstrom aufrechtzuerhalten. Es ermöglicht auch Variationen der Lüfterdrehzahl, um Wärmelasten in den verschiedenen Sektoren zu berücksichtigen und Optionen für Energieeinsparungen zu bieten. (Bild 3

ERGEBNISSE
Die endgültige Lösung umfasst nun 20 Warmgangeinhausungen, darunter über 900 19-Zoll-Schroff Varistar-Schränke, rund 200 Varistar SHX-Kühleinheiten und fast 900 Hundert Stromverteilungs-Einheiten (PDUs). Das SCHROFF-Team erfüllte jede seiner zugewiesenen Aufgaben – von der Konstruktion über die Lieferung, Installation und Inbetriebnahme – nach dem vereinbarten Zeitplan und Budget. 

„Es ist ein facettenreiches, lebendiges Projekt und wir waren froh, flexibel und agil hinsichtlich unserer Unterstützung zu sein, zumal Anpassungen vorgenommen wurden, um die Bedürfnisse der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu berücksichtigen“, sagte nVent, Carsten Müller, Lead Project Engineer „Wir freuen uns, ESS Qualität, Design und Installation sowie die Funktionalität der Lösung bereitstellen zu können. Wir freuen uns sehr, an diesem wissenschaftlichen Projekt mitzuwirken.“

Mit Blick auf die Zukunft ist das SCHROFF-Team bereit, ESS weiterhin in verschiedenen Bereichen zu unterstützen.

 

Bild 1

Image1-First set up of the cabinets.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 2

Image2-Hot Aisle Containment Thermal Concept.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 3

ESS Racks in G02 Photo JuliaÖbergESS copy.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Medienkontakt bei nVent: 
Jasmin Goelzenleuchter 
Marketing Manager 
nVent
+31 638 324 143
Jasmin.Goelzenleuchter

 

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