高频系统调束运行总结.ppt

BEPCII高频系统运行总结 2012 2013 黄彤明代表高频组全体成员2013年8月3日北京怀柔 提纲 运行总结问题及改进机器研究未来运行展望结束语 1 1本轮运行历程 对撞模式运行 212天 能量扫描范围广 1 89 2 13 2 09 2 12 2 18 1 91 1 95 2 05 1 75 1 77 1 83小 P 0 017 模式创造了亮度新高 7 08E 32 cm 2s 1完成10亿个Jpsai取数 1500pb 1取数同步模式运行 83天 1 2本轮运行特点 对撞束流功率突破2 120kW 试验最高入射功率143kW 带束高频电压提高到1 60MV以上 最高达1 80MV 对撞无丢束 69小时 47小时 组成了丢束诊断工作组 及时对每次丢束给出初步分析和判定 为分析和解决各类故障提供了一定的帮助 1 3本轮运行亮点 东腔典型参数 西腔典型参数 1 4超导腔trip统计 其他高频硬件故障 水 风 damper温度过高 东厅室温过高 LLRF插件故障 分子泵电源故障等 非高频原因 束流振荡 超导铁 电源故障等 2012年暑期检修运行中出现并已经解决的问题运行中出现但仍存在的问题 2问题及改进 门钮风冷改造常规检修 超导腔电动调谐器检修 拆卸 清洗 安装低电平控制系统检修发射机控制计算机更新其它水 电 风等维修 2 12012年暑期检修 门钮属于超导腔高功率输入耦合器上的关键部件之一 起到波导 同轴转换的作用 从而实现功率的匹配传输 运行中 欧姆损耗导致门钮温度升高 风冷改造的必要性 无RF功率时26度 传输120KW时 门钮温度超过45 报警线 曾多次引起保护连锁 考虑到2013年物理对撞能量将提高到2 0GeV以上 而门钮温升约0 5 5kW 意味着门钮温度将突破50 保护上限风冷改造的方法 在两腔的门钮风冷进风口各安装了一台5P空调 强制降低进风温度风冷改造的效果 比较成功 每侧各开一台空调 送风温度降低约10 东西两腔的门钮温度大幅降低 2 1 1门钮风冷改造 门钮 门钮风冷管 2 2运行中解决的问题 调谐臂支座倾斜 现象 南侧支座倾斜造成调谐臂上端向腔内侧倾斜 腔轴线调谐量不足 同时出现臂上端被机械限位调谐异常丢束解决方法 复温到260K 先松开然后调平支座解决效果 未再发生西腔失谐不足导致纵向共振进而导致东腔频繁丢束的事件 现象 正常取数时 西腔腔压掉 e 丢 且腔压在掉之前即出现周期性振荡解决方法 三种措施并用 1 视在失谐角 100 200 2 ALC环路增益降低 3 下隧道调整西tuner补偿力从106kg 96kg 解决效果 未再出现西腔腔压振荡引发的e 丢束 2 2运行中解决的问题 腔压振荡 4月9日13 18西1 4MV 腔压 入射功率 反射功率 e 束流 低电平压电陶瓷过流保护断电 2013 2 3 耦合器冷却水压力超高 2013 3 9 东腔发射机管体水压偏低 2013 3 13 东腔隔热真空分子泵机组电源故障 2013 5 3 西腔高次模吸收器温度过高报警 2013 5 7 发射机风冷皮带断裂 2012 12 22 2 2运行中出现并已经解决的问题 3 2 3运行中出现但仍存在的问题 1 西腔耦合器窗真空放气较严重 引起e 丢束 2012 9 2013 8 约29次西窗1 65MV附近打火严重 几乎每7天就被迫高频老练e 500mA 2 12GeV 55b 西腔SBP真空度1 1E 8 8E 8Pa 2 3运行中出现但仍存在的问题 2 两腔联动 东腔B D连锁 西腔ARC连锁 15次西腔B D连锁 东腔ARC连锁 35次5月23日更新ARC探测器盒子并提高报警阈值后 在本轮最后两周的对撞运行中 两腔联动没再出现 但仍有待进一步观察 2 3运行中出现但仍存在的问题 3 东腔氦压异常升高 老问题 拟改造LLRF 监测束流HOM 查危险模2013 5 29 提高东腔氦压保护线 1 26bar 1 28bar 根据此前经验 也许对撞流强在1 89GeV下能突破1A 在带通滤波前查看HOM频谱需要在下轮运行中重新调试整个LLRF系统 丢束诊断 高频 束流 系统研究 束团长度研究高频腔压标定 3机器研究 3 1丢束诊断 建造了2套高频信号监测系统 辅助分析丢束原因对明确丢束原因的高频截图进行了比较 分析和归类 建立了图像资料库2013 4 20至今 积累并分析图像600多幅 高频信号列表 DL750Scopecorder 16通道高速记录仪 耦合器真空连锁导致丢束的高频图像 正电子振荡导致丢束的高频图像 超导铁故障导致丢束的高频图像 东腔隔热真空故障 联动西腔导致丢束的高频图像 通过测试超导腔的HOM功率 得到实测的Kloss 进而得到相应腔压下对应的束团长度 高次模功率与损失因子Kloss的关系 损失因子Kloss NB是束团个数 是回旋频率 I0是总流强 Kloss与束长相关Kloss 0 5时 束长约为15 16mm Kloss 0 2时 束长约为30 31mm 2020 3 14 21 3 2 高频 束流 系统研究 束团长度 束团长度 Kloss理论曲线 Kloss 0 5736 束长12mm Kloss 0 425 束长16mm Kloss 0 25 束长25mm 正 负电子环50团高次模功率实验 正 负电子环的高次模功率随流强变化的曲线 腔压Vc 1 6MV 50bunch E0 2 13GeV 选取流强的下降阶段 电子环束长16mm 25mm 正电子环束长26mm 30mm 2020 3 14 23 2012月30日11 00至12 00 HOM HOM 损失因子 损失因子 束长16mm对应理论HOM I mA P W 沙鹏米正辉张新颖岳腾 正 负电子环72团高次模功率实验 正 负电子环的高次模功率随流强变化的曲线 腔压e Vc 1 69MV fs 43 0kcVc 1 64MV e Vc 1 69MV fs 44 9kcVc 1 75MV 72bunch E0 2 1GeV 选取流强的下降阶段 电子环束长14mm 16mm 正电子环束长16mm 18mm 2020 3 14 24 2013年1月15日7 00至8 00 HOM HOM 束长16mm对应理论HOM 损失因子 损失因子 正 负电子环78团高次模功率实验 13年1月17日12 30至13 30 正 负电子环的高次模功率随流强变化的曲线 腔压e Vc 1 6MV e Vc 1 7MV 78bunch E0 2 12Gev流强的下降阶段 正 负电子环束长12mm 15mm 2020 3 14 25 HOM HOM 束长16mm对应理论HOM 损失因子 损失因子 基于超导腔HOM功率测量束团长度实验的小结 HOM功率研究束长虽然不是绝对测量 但是有相对比较的意义束长测量相对可信 腔压增大 束长减小 符合规律 相同束团数下 e 的Kloss值小于e 反映出西腔电压真实值偏低些 通过测fs也证明了西腔腔压真实值比理论值偏低 二者吻合 Kloss值随单束团流强增加略有下降 反映了拉伸效应 3 2 高频 束流 系统研究 腔压标定 无束流情况下 测量 入射功率 Vc 变化曲线 结论 理论与实测曲线吻合 孙毅 王群要 余玉兰 刘娜 米正辉 e fs e fs 理论fs 通过测fs得出高频腔压 结论 东腔腔压显示值比真实值低1 2 西腔腔压显示值比真实值高7 6 需要根据fs标定的腔压来重新校核功率计 以保证fs实测与理论值一致 高频系统下一轮运行任务艰巨对撞能量和流强提高 高频功率 电压提高对撞模式下 2 900mA 1 89GeV 130kW2 500mA 2 3GeV 150kW高流强必须高腔压匹配 每台超导腔高频电压需要 1 7MV同时 腔压提高势必增加低温热负荷 4未来运行展望 E0 单束对撞流强 与RF参数表 P 0 017 最大束流1A 最高功率150kW 最高腔压1 74MV 高能量供束下 高频功率明显上升 1 89GeV 2 3GeV 腔压提高势必增加低温热负荷 30W 80W 10W 1 5MV Q0 1 5E9Pc 15W 1 8MV Q0 1 0E9Pc 33W 下轮运行高频研究重点 物理方面 东腔氦压升高HOM与束流轨道偏移危险模式模拟与测量工程方面 优化高频信号监测系统 提高丢束诊断水平减少trip率进一步研究Arc抗干扰问题高频