高频系统调束运行总结

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1.运行总结2.问题及改进3.机器研究4.未来运行展望5.结束语时间运行束流状况备注2012年9月10日~10月31同步辐射模式40天2012年11月1日~5日西腔复温260K修复南侧调谐臂，5天11月5日~12月10日MD1.89GeV35天12月12日~2013年1月14日对撞取数2.13GeV/2*60069小时无丢束！33天1月14日~1月16日对撞取数2.099GeV2天1月16日~2月24日对撞取数2.18GeV/2*45039天2月25日~2月27日对撞取数2.21GeV/2*4503天3月1日~3月8日MD1.89GeV/2*720亮度记录7.08E+32/cm-2s-17天3月9日~3月22日对撞取数2.13GeV/2*45013天3月23日~5月25日对撞取数2.12GeV/2*55047小时无丢束，63天5月26日~6月6日对撞取数1.91、1.95、2.05、1.75、1.83GeV12天6月6日~7月19日同步辐射模式43天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αP（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E0(GeV)∑IB（mA）Vc(MV)fs(kHz)入射（kW）反射（kW）时间1.75247/60b1.7041.4454.232.26月4日1.84300/70b1.6239.5554.724.66月6日1.89712/110b1.6640.7103.610.73月7日1.91552/80b1.6840.2787.515.35月29日1.95413/80b1.7039.4577.220.85月30日2.05463/70b1.6838.5790.315.76月3日2.13510/51b1.6036.7111.08.43月20日2.18511/57b1.6836.87120.27.91月29日2.21316/45b1.6234.983.613.92月27日E0(GeV)∑IB（mA）Vc(MV)fs(kHz)入射（kW）反射（kW）时间1.75260/61b1.5938.3850.224.16月4日1.84288/70b1.4936.6848.617.86月6日1.89730/110b1.6438.4105.05.43月7日1.91554/80b1.5537.2182.97.15月29日1.95403/80b1.5336.0468.310.55月30日2.05449/70b1.5635.5985.67.66月3日2.13510/51b1.7134.9114.06.63月20日2.18507/57b1.8236.6124.48.61月29日2.21325/45b1.7434.992.013.72月27日东腔典型参数西腔典型参数西腔（327次）67%东腔（158次）33%东西两腔trip率对比不明67%窗真空5%调谐器4%其他高频硬件故障16%非高频原因8%东腔trip统计（次数）1.4超导腔trip统计不明36%窗真空9%调谐器2%其他高频硬件故障3%非高频原因50%西腔trip统计（次数）•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-8Pa2.3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日期联动情况备注2013.2.8-20西腔B.D东腔ARC：16次首次出现2013.2.27东腔B.D西腔ARC：2次2013.3.5西腔B.D东腔ARC：1次2013.3.6东腔B.D西腔ARC：1次屏蔽东腔ARC信号2013.3.18/东腔ARC更换新光电盒2013.3.20西腔B.D东腔ARC：1次由于新备件远程恢复电路待改造，东腔ARC更换回原来的光电盒2013.3.22东腔B.D西腔ARC：1次2013.4.13/将东腔arc光纤屏蔽2013.4.20西腔B.D东腔ARC：2次2013.4.22东B.D--西ARC：1次4.22调换东西腔ARC光电转换盒2013.4.23-5.2东B.D--西ARC：9次4.23西腔更换新Arc光电盒，东腔用原来西腔的光电盒2013.5.5西腔B.D东腔ARC：15次东B.D--西ARC：1次西腔Arc光纤在5.7-23期间未接入光电盒；东腔Arc光电盒未连锁发射机，待改造2013.5.23恢复改良后的光电盒后，在本轮最后两周的对撞运行中，两腔联动没再出现两腔均恢复改良后的光电保护盒，并提高报警阈值，抗干扰能力提高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CH1Vc-WestSCCCH2Pf-WestSCCCH3Pref-WestSCCCH4e+beamCH5ON/OFF(LLRFswitch)-WestSCCCH6Tunerposition-WestSCCCH7Pizeovoltage-WestSCCCH8Pizeoload-WestSCCCH9Frequencyloopphase-WestSCCCH10Couplervacuum-WestSCCCH11Vcphase-WestSCCCH13Vc-EastSCCCH14Pf-EastSCCCH15Pref-EastSCCCH16e-beam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。2020/3/321200×HOMBIPKNf0f3.2“高频-束流”系统研究——束团长度束团长度-Kloss理论曲线CalculatedK(V/pC)byABCI0.00.51.01.52.02.53.00510152025bunchlength(mm)Kofcavshape(V/pC)kofcavshape(V/pC)kofferrite(V/pC)kofamodule(V/pC)Kloss=0.5736，束长12mmKloss=0.425，束长16mmKloss=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~30mm2020/3/3232012月30日11:00至12:00HOMHOM损失因子损失因子束长16mm对应理论HOMI(mA)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~18mm2020/3/3242013年1月15日7:00至8:00HOMHOM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~15mm2020/3/325HOMHOM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