由于氮气是惰性气体,化学性质不活泼,因此在海上平台日常维护保养工作以及维修改造等项目中,需要频繁使用氮气。目前海洋平台上大多利用氮气瓶供气,氮气瓶供气流量较小、施工效率低、难以满足施工要求,为此研究并开发一套海上平台移动式制氮系统。论文从方案的提出到系统的完成做了如下研究：1、根据海上平台特殊环境,选择满足海上平台移动式制氮系统的制氮方法。研究并分析深冷法制氮、碳分子筛变压吸附法(PSA)法制氮和膜分离法制氮的优缺点,选择膜分离制氮方法作为海上平台移动式制氮系统的制氮方法。膜分离法具有能耗低、可靠性高、使用寿命长、体积小、重量轻、制氮时间短、切换阀门少等优点。2、根据膜分离制氮法原理,提出了海上平台移动式制氮系统的制氮方案。根据海上平台管道吹扫、试压等施工项目对氮气的要求,提出制氮系统的技术指标,设计制氮系统的制氮流程。根据制氮系统的技术指标及制氮流程,选择满足制氮系统设计要求的设备及仪表,完成制氮系统的硬件部分和控制系统的设计。3、研究中空纤维膜的分离性能影响参数,并选择合理的控制算法对参数进行控制。通过实验分析入膜压力和入膜温度对中空纤维膜分离性能的影响,确定恒定的温度对中空纤维膜的分离性能具有重要影响。针对温度控制系统,通过能量守恒定律和实验方法建立空气加热器的数学模型,在MATLAB的Simulink中搭建常规PID温度控制器模型并对常规PID温度控制器进行改进,然后分析两种控制器的仿真曲线,改进PID具有超调量小,调节时间短、稳定性好等优点,更加满足制氮系统的要求。4、设计海上平台移动式制氮系统的控制程序。根据制氮系统的技术指标及控制要求,设计海上平台移动式制氮系统的控制程序,制氮系统程序包括PLC控制程序和触摸屏程序。PLC控制程序包括主程序、传感器信号处理程序、干燥机控制程序、输出控制程序、报警程序、低压氮气出口压力控制程序,加热器改进PID温度控制程序、低压氮气出口压力PID控制程序。触摸屏程序组态采用ATIC WinCC flexible2008工业组态软件,触摸屏组态包括PLC与触摸屏之间的连接、变量组态、画面对象组态、报警组态。5、完成海上平台移动式制氮系统的现场调试。制氮系统具有如下技术指标：①系统的制氮能力为200Nm3/h;②氮气纯度>97%；③出口氮气温度为20～30℃；④氮气输出可切换：氮气吹扫模式(0.6-1MPa)、充气模式(15MPa)；⑤入膜压力为0.8-1.3MPa,入膜温度为45℃。⑥系统具备全自动运行、监控、报警、关断等功能。海上平台移动式制氮对于整个海上平台安全和稳定运行有着不可忽视的作用,当平台固定式制氮装置出现故障时,该套设备可作为应急备用装置。对于使用氮气瓶供气的小型项目,该装置可以为氮气瓶充装氮气,从而达到节约成本、提高效率、缩短施工周期的目的。