磁铁工作安全可靠2ISPB励磁电流为1200A2IndicoIHEP.PPT

* * * * BEPCII磁铁系统运行总结及存在的问题 康 文、陈福三 2013.8.2 内容 常规直流磁铁运行情况 超导磁铁及失超保护系统运行情况 注入冲击磁铁故障及原因分析 高流强运行可能存在的问题 磁铁系统暑期检修内容 一、常规直流磁铁运行正常 1、储存环和输运线上的所有常规直流磁铁运行正常，由于暑期检修期间对所有磁铁的水电接头进行过仔细排查以及每周进行例行检查，常规磁铁基本零故障运行； 2、由于高能物理实验的需求，BEPCII需要在高能量（2.2GeV）下运行，因此磁铁系统对对撞区特种磁铁和内环主B铁进行了考机实验，结论如下， 1）三区和四区的两台ISPB工作电流升至1200A（2.2GeV）后运行2小时，磁铁冷却水出水温度最高32.6oC，温升为6.6oC，磁铁工作安全、可靠； 2）ISPB励磁电流为1200A（2.2GeV）时，间隙磁场大约为4820Gs，磁铁工作在线性区，不会出现磁饱和现象； 3）内环主B铁工作电流升至900.0A （2.2GeV）后工作2小时，磁铁线圈表面温度最高为33 oC，因此磁铁工作安全、可靠。 3、储存环一、四区六极磁铁故障排查 2012年12月BEPCII调束运行人员发现不同的六极铁搭配是成功降低BER暗电流的关键，建议对储存环一、四区六极磁铁进行故障排除，因此磁铁、电源和运行组相关人员联合对一、四区六极磁铁端电压进行了仔细测量，结果如下表所示，从端电压看，没有发现明显异常。 50A 100A R1OS1 4.70 9.43 R1OS4 4.68 9.39 R1OS5 4.76 9.53 R4OS1 4.68 9.40 R4OS4 4.71 9.45 R4OS5 4.70 9.42 R3IS7 4.81 9.64 R2IS7 4.68 9.38 R4OS7 4.71 9.45 R1OS7 4.69 9.40 R4OS6 4.71 9.44 R1OS6 4.72 9.47 二、超导磁铁及失超保护系统运行情况 失超保护系统数据分析 从2012年6月至现在，发生失超报警35次，其中2013年4月16日至5月29日期间发生17次失超报警。 失超原因包括： 电源故障或不明原因的跳闸：22次 低温系统故障：6次 控制系统故障：2次 束流丢失：4次 电网掉电：1次 失超保护系统暑期检修及备件 暑期停机期间对系统进行检修和数据备份 从BNL购置一套备用失超探测器 完成板卡检测、系统组装及运行测试，与BNL沟通解决发现的一些问题。 新购买失超监控系统服务器，并完成系统配置工作 1、故障现象 2012年11月20日，负电子环冲750mA后，四区E-K2真空开始变坏，真空计和离子泵电流变化一致，数据可信；高流强下，真空急剧恶化，引起真空阀门保护动作。 三、注入冲击磁铁（E-K2）故障及原因分析 现场打开kicker磁铁真空箱后观察结果如下， 真空箱两侧端部无局部过热痕迹 上游侧陶瓷板、膜层、电流板未发现明显异常 下游侧陶瓷板、膜层未发现异常，但束流外侧电流板中部有明显的带状黑色印迹，在其下游同步光挡块外侧也看到有同样的印迹。 * 相机拍摄效果问题，自然光下该印迹为深颜色 约5mm 与上次E-K2发生的故障相比，磁铁冷却水出水温度并没有异常波动，但是为了排除真空故障，还是决定用新研制的备用磁铁更换E-K2磁铁。 2、原因排查 拆开端部两个大法兰，并未发现上次故障时的过热灼烧痕迹。 * 束流 束流 从高压端一侧用万用表测量四块陶瓷板镀膜电阻： 总电阻=15Ω，↑ （原电阻=3.55+3.696+3.98+3.66=14.886 Ω） * Ω 束流 ① ② ④ ③ 逐块测量结果（两块表两次测量）： ①-3.79/3.8 Ω ③-4.07/4.1 Ω ②-3.63/3.7 Ω ④-4.10/4.1 Ω ∑-15.59/15.7 Ω 四块陶瓷板镀膜总电阻变化不到1Ω，说明膜层基本完好无损。 * 用电子放大镜观察膜层外观，也未发现上次故障时的水印花纹等膜层断裂现象。 2011年损坏换下来的陶瓷板镀膜上的水印花纹 2011换上之后，使用一年半之后的镀膜典型外观细节 外侧电流板有同步光扫过的痕迹，在下游段同步痕迹逐渐变宽至5mm，颜色变深，用绸布用力蹭可以擦下来黑色粉末。 * 下游段 束流 中游段 黑色粉末的成分通过高分辨率电镜能谱分析结果如下，主要是碳（C），并没有陶瓷板膜层材料中的硼硅酸铅和氧化钌的成分，再次说明磁铁真空变坏与陶瓷板膜层无关。 * 元素成分 原子核百分比 质量 百分比 C 76.89% 42.31% O 3.93% 2.88%