求出运行在b点泵的轴功率和c点泵的轴功率分别为：Pb=Q1H1r/102Pc=Q1H2r/102两者之差为：P=Pb-Pc=Q1（H1-H2）r/102也就是说，用阀门控制流量时有P功率被损耗浪费掉了，随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。而用转速控制时，根据流量Q，扬程H，功率P和转速N之间的关系，有：Q2/Q1=N2/N1H2/H1=（N2/N1）2P2/P1=（N2/N1）3由公式可知，流量Q和转速N的一次方成正比；扬程H和转速N的平方成正比，轴功率P和转速N的立方成正比，即功率和转速成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那样在转运同样流量的情况下，原来消耗在阀门的功率就可以完全避免，这就是水泵调速节能原理。
变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理的转速关系：N=60f（1-s）/p式中：f水泵电机的电源频率，Hz；p电机的极对数；s转差率。
由公式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速，电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机的输入功率也随之减少，这就是水泵变频调速的节能。
3方案及实施安钢制氧厂四车间空分系统中有两套水泵机组，互为备用。其中水泵的型号为，为双吸式离心泵6SH-9A，属生产工艺用水。依据使用工况点水的流量为216m3/h（即为0.06m3/s），使用工况点的扬程为43.8m，使用工况点的泵效率为96%，应用连轴器传动，由公式（1）可得水泵使用工况点的轴功率：P=QHr/102=0.0643.81000/1020.96=26.8kW则选择电机功率为30kW.
根据使用要求选择电机：型号为Y200L1-2.额定容量为30kW，额定电流为56.9A，额定电压为AC380V，额定转速为2950转/min，B级绝缘。变频器：型号为CIMR-G7A4070即VarispeedG7系列。其输入为：380V480V，50/60HZ；其输出为：AC3PH0480V，0400HZ，65A，50kVA.
压力测量变送器：选用型号为3851GPS22M3B3，范围01.0MPa，用于控制水管出口压力，并将压力信号转变420mA的标准电信号，再输入变频器。变频调速器的控制方式可以是自动的，也可以是手动的。目前，国内在水泵控制中使用变频调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据生产工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的。水泵变频调速控制设计，根据工厂生产工艺上所需冷却水供水要求，考虑若干方面的因素，采用闭环调速控制。水泵变频控制流程如所示：水泵变频控制流程水泵机组调速的控制过程为：压力测量变送器将水管出口压力测出，并转换成与之相对应的420mA标准电信号，将其送到变频器内部与工艺所需控制指标进行比较，得出偏差，其偏差值进行PID运算，得出调节信号，从而使变频器将输入为380V/50Hz的交流电变成输出为0480V/0400Hz连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。
增设变频器前后用水负荷变化曲线如和图5所示。其中用水负荷为100%负荷时，电机的电源频率为50HZ；用水负荷为90%负荷时，电机的电源频率为45HZ；用水负荷为60%负荷时，电机的电源频率为30HZ.
增设变频器后用水负荷变化曲线由、可以看出，增设变频器后，在满足工艺要求的情况下，用水负荷明显降低，节能效果显著。
应用效果1）自投入变频器运行后，设备运行稳定，效果明显。水泵机组的工况是24h连续运行，其中每天12h运行在90%负荷（频率按45HZ计算），12h运行在60%负荷（频率按30HZ计算），全年运行时间以365天为计算依据，则变频调速时每年的节电量（W）为：W1=3012<1-（45/50）3>365=35609.4kWhW2=3012<1-（30/50）3>365=103017.6kWhW=W1+W2=35609.4+103017.6=138627kWh以每度按0.5元计算，则变频调速时每年可节约电费69313.5元，当时采购变频器的价格为14242元，则当年可节约资金55071.5元；水泵机组已稳定运行三年，共节约资金193698.5元，经济效益显著。
2）采用变频调速技术后，由于水泵出口阀全开，消除了阀门因节流而产生的噪声，改善了操作人员的工作环境；同时，克服了平常因调节阀门故障对生产带来的影响。
3）控制方式采用闭环控制，参数超调波动范围小，偏差能及时进行控制。变频器的加速和减速可根据工艺要求自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定。
结语实践证明，制氧厂通过变频调速在水泵机组中的应用是成功的，取得了良好的经济效益。一是节约了大量能源，降低了成本；二是减小了机泵运行噪音，改善了工作环境；三是智能化的联动控制和完善的故障保护功能，既提高了工作效率，又增强了设备的安全可靠性。
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