эту ошибку выдаёт похоже limit_zone. Видимо клиенты не закрывают соединения сразу - опера вообще кипалайв держит сутками. Да и
keepalive_timeout 180; великоват. Подозрительна limit_zone conn_for_one_client $document_root 8m; при limit_conn conn_for_one_client 20; она не должна пустить более 20 коннектов в один document_root.
Так и рассчитано, чтобы не больше 20 клиентов на один document_root. Я привёл конфиг не полностью - есть и другие виртуальные сервера сделанные точно также как приведённый в примере. Именно поэтому 20 клиентов к одному document_root, чтобы не перенагрузили сервер.
Но 503-я ошибка выдаётся на ЛЮБОЙ виртуальный сервер. Если бы она была только на отдельных серверах - вопросов бы не было.