海上平台移动式制氮系统的制作方法

本实用新型属于制氮系统技术领域，尤其涉及一种海上平台移动式制氮系统。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种节约成本、提高效率、缩短施工周期的海上平台移动式制氮系统。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，这种海上平台移动式制氮系统，包括空压机、冷却器、膜分离器，所述的空压机与冷却器间设有空气储蓄罐，该冷却器与膜分离器之间依次设有除油过滤器、除水分离器、碳床过滤器、电加热器；所述的膜分离器的出口处设有富氧出口和氮气出口，其中氮气出口处安装有氧气分析仪。

作为优选，所述的氧气分析仪通过指令方式与PLC模块相连，该PLC模块与电磁阀相连，该电磁阀上连有XV1角座阀、XV2角座阀，该XV1角座阀上连有FV1合格氮气出口阀，该XV2角座阀上连有FV2不合格氮气出口阀。

作为优选，所述的XV1角座阀与XV2角座阀呈并联连接。

本实用新型的有益效果为：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。

附图说明

图1是本实用新型的制氮系统的分离过程结构示意图。

图2是本实用新型的氧气分析仪结构示意图。

附图中的标号分别为：1、空压机；2、空气储蓄罐；3、冷却器；4、除油过滤器；5、除水分离器；6、碳床过滤器；7、电加热器；8、膜分离器；9、氧气分析仪；10、PLC模块；11、电磁阀；12、XV1角座阀；13、XV2角座阀；14、FV1合格氮气出口阀；15、FV2不合格氮气出口阀；81、富氧出口；82、氮气出口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：如附图1所示，本实用新型包括空压机1、冷却器3、膜分离器8，所述的空压机1与冷却器3间设有空气储蓄罐2，该冷却器3与膜分离器8之间依次设有除油过滤器4、除水分离器5、碳床过滤器6、电加热器7；所述的膜分离器8的出口处设有富氧出口81和氮气出口82，其中氮气出口处安装有氧气分析仪9。

如附图2所示，所述的氧气分析仪9通过指令方式与PLC模块10相连，该PLC模块10与电磁阀11相连，该电磁阀11上连有XV1角座阀12、XV2角座阀13，该XV1角座阀12上连有FV1合格氮气出口阀14，该XV2角座阀13上连有FV2不合格氮气出口阀15；所述的XV1角座阀12与XV2角座阀13呈并联连接。

本实用新型的工作原理为：

1)、空气经空压机1压缩进入空气储蓄罐2，从空气储蓄罐2出来的压缩空气进入冷却器3冷却到常温后，压缩空气经过除油过滤器4和除水分离器5及碳床过滤器6的过滤，脱除颗粒及油雾，可以将压缩空气中的含油量降低到0.003ppm以下、并可以过滤除去直径大于0.01mm的所有固体颗粒；再经过电加热器7加热到45℃进入膜分离器8，进行分离。压缩空气经膜分离，可以得到压力略低于进气压力的高压氮气，氮气的浓度最高可以达到95％-99.9％。氮气的露点可以达到-40℃；同时可以得到富氧空气，富氧空气的浓度最高可以达到45％。氮气输出可切换：氮气吹扫模式(0.6-1MPa)、充气模式(15MPa)；入膜压力为0.8-1.3MPa,入膜温度为45℃。

2)、通过氧气分析仪9在线分析取样气体，通过氧气分析仪9发出报警或不报警指令给PLC模块10，PLC模块10控制二位三通(或二两五通)的电磁阀11，电磁阀11通过仪表气控制XV1角座阀12、XV2角座阀13的动作；

3)、正常运行情况下氮气纯度合格(纯度达到设定值)，电磁阀11通仪表气，打开成品气出口XV1角座阀12(常闭变常开)，同时关闭XV2角座阀13(常开变常闭)；当氮气纯度不合格(达不到设定值)，电磁阀11不通仪表气，此时XV2角座阀13回到初始打开状态，并通过FV2不合格氮气出口阀15进行不合格氮气放空；成品气出口XV1角座阀12回到关闭状态，不供气。当设备不运行时，XV1角座阀12、XV2角座阀13回到初始状态，即XV1角座阀12闭合，XV2角座阀13打开。膜组内的气体不会输送至后面的用气点，同时膜组内不会憋压，通过XV2角座阀13，FV2不合格氮气出口阀15进行放空排放，提供膜的寿命。

本实用新型的膜分离制氮机理：薄膜对某些气体组分具有选择、渗透和扩散的特性，以达到气体分离和纯化的目的。中空纤维膜分离制氮的膜组是一个圆筒状的高分子材料制成的中空纤维膜束，每束象列管式换热器包含上百万根中空纤维，每根纤维直径约几十微米，就象人的头发丝一样细，压缩空气由纤维束的一端进入，气体分子在压力作用下，首先在膜的高压侧接触，然后是吸附、溶解、扩散、脱溶、逸出。每种气体都含有不同的渗透速率，氧、二氧化碳、水蒸汽等渗透速率“快”，由高压内侧纤维壁向低压外侧渗出，由膜组件一侧的开口排出；渗透速率小的“慢气”－氮气被富集在高压内侧，由膜组件的另一端排出，从而实现了氧－氮的分离。

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。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。

本实用新型的制氮系统程序包括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。通过压力传感器可以在仪表盘显示直读原料空气、膜组进气、膜组排气的压力。

回流防护装置

当系统处于待机状态时防止产品气流失。

防止设备过压。

便于输出产品气的差压切换控制。

总电源控制箱

设备配有单独的控制总电源开关，以满足外部供电要求。

控制部分采用熔断器、级降变压器、微处理控制器、接触型温度设定点控制器等，使电源达到所需要的精度及便于使用。

本实用新型不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本实用新型所提供的结构设计，都是本实用新型的一种变形，均应认为在本实用新型保护范围之内。