比例電磁弁の共振対策を教えて下さい。

Question

今、社内設備で冷却水を流し、温度が一定になる様に比例電磁弁(直動式）にてバルブの開度を調節しているのですが、バルブの開度が20～30％位になると共振と表現したら良いのか？サージングと表現したら良いのか？ブゥ～ン♪音がしてバルブが振動します。
耳をバルブに付けて音を聞くと、プランジャー（弁）が大きく振動している事（動いている）が確認出来ました。（周波数的に数十Hzレベル）
最悪の場合は、比例電磁弁の配線を引き抜いても振動は治まらず、永遠に閉じない事もあります。
某メーカーに問い合わせたところ、知ってはいるが・・・対策は出来ないと言われ・・対応に困っております。
モータバルブに変更する事もひとつの案ですが、比例電磁弁は耐久性、応答性に関しては抜群に飛びぬけており、この問題を何とか解決したいと考えており、困っております。

詳細
流体：水道水（25℃程度）
圧力：ΔP＝0.2Mpa（一次側：0.2Mpa、二次側：大気開放1atm）
ポンプ：渦巻きポンプ（脈動少ない、ﾊﾞｲﾊﾟｽにより圧力一定）
バルブオリフィス径：φ３mm
ﾊﾞﾙﾌﾞの配管内：常に満水状態
取り付け姿勢：垂直（コイル側が天面で弁側が下）
配管の振動：無し、固定方法にも異常なし
流体内に泡の混入：混入無し
ﾊﾞﾙﾌﾞの構造：通常の直動式電磁弁とほぼ同じ（ﾊﾞﾈの荷重調整機構がある）
入力：4-20mA（開度0～100％）
電源：DC24V（消費電流の3倍の電源を使用）

Accepted Answer

水の圧力制御では　粘性が少ないので　圧力フィードバックが不安定になりやすく、振動問題が大きいと思います。　バルブへの圧力フィードバック部の　伝達速度を下げるために　バルブオリフィスを使っているのでしたら
ここを可変にするか、穴をたくさんにするか　チョークにするかできませんか？　またフィードバック管路をホースにして音速を下げる手もあります。

管路がよくわからないので　簡単に書きすぎました。
負荷変動がある場合は、バルブ共振は厄介です。
フィードバック管路を調整するやり方によって、逆に振動を大きくしてしまうこともあります。　様子をみながら　やってみてということでしょうか。

Answer

比例電磁弁でのトラブルは経験がないのですが、構造からしますと
電磁弁でスピンドルを制御電力分の力だけ引き上げて保持するものと思います
その保持力を上回る流体の振動がある範囲で特に大きくなるという事ですね？

特に振動が20～30％開というと保持力が少ない所だから問題がでるのでしょう
ではどうすれば？良く判りませんが、100％開で希望の少流量の小さな電磁弁
を直列に、もう一個追加してみるのはアイデアとしては如何でしょうか？

Answer

バルブの構造を良く理解していないでの回答ですみません。

バルブの振動している部分の
固有振動数を疑ってみては如何でしょうか。
固有振動であれば、
その部分が振動しないようにするか。
振動物の重量を変えるなりして振動数をずらす事で解決できないでしょうか。
バルブ近くにアキュムレーターを付けて流体の脈動を抑えて見るのも方法とはありますが、今回の場合上手く行くかは解りません。

Answer

私は機械関係ではなく制御系です。
専門分野ではありませんので、私が経験した事を書きます。
正しいのかは分からないですが・・・

比例電磁弁は開度が小さくなると共振しやすくなるのは確かです。
配管などの振動が無いとの事ですが、実際には微妙な振動があります。
流体が流れるだけでも振動は起こります。

流体が原因で共振していると対策は難しいかも知れませんが、
配管などの振動と共振しているならば、配管自身の質量を変えるのも一案です。
質量の大きいもの（鉛板など）を配管に巻き付けて、
見かけの重量を変えてしまうのです。
（鉛板は安全性に問題があります）

ハード的に問題がありますが、
電磁弁への配管を変えてしまうという手もあります。

実際に経験した事では、ポンプに接続された配管に機械振動が伝わり、
ポンプが壊れた事がありました。
ポンプの配管を変更（高圧ゴム管）して振動伝達を抑えると共振は随分減少しました。
ちょっとした事で随分かわるものだと感心しました。

完全な対策をするのは難しいのは確かですが、
発想の転換で案外簡単に対策できる可能性もあります。

比例電磁弁の共振対策とは？