[发明专利]一种压缩因子计算方法

说明书

本发明公开了一种高效高精度的压缩因子计算方法。该方法包括：利用AGA8报告获取模型所需的样本，将样本按比例划分成训练集与测试集；利用将样本集的气体组分、温度和压力数据计算对应的拟对比温度和拟对比压力；对拟对比温度和拟对比压力进行分析得到样本分界线，并将样本以此划分成两个部分；分别将两个部分的训练集放入GMDH网络训练；利用AICc优化训练好的GMDH模型以提高模型计算速度；将待测试数据输入到优化后的GMDH模型中，进行预测。本方法相对现有计算方法提高了至少2.5倍精度，不存在局部误差较大的现象。而且本方法避免了指数与对数等非线性运算，满足低功耗嵌入式系统的运算需求，可以应用于流量计的实时计算上。

技术领域

本发明涉及天然气流量计量领域，尤其涉及一种压缩因子计算方法。

背景技术

气体流量计是对气体流量进行测量的计量仪表。在沙漠地区等野外地区、易燃易爆场合，低功耗气体流量计有着巨大的市场需求和前景，已经成为当今气体计量领域的研究热点。

气体流量计不仅是一个流速测量仪器，其还需要对工作状况的体积转换为标准状况下的体积，以便有统一公平的交易标准。气体体积在工况与标况之间的转换受压缩因子的影响。由于在不同的气体组分、温度和压强下气体的压缩性并不一样，使得气体压缩因子的计算较复杂。压缩因子可以通过实验室测试或使用数学模型估计。通过实验室测试可以得到比数学模型估计更精确的压缩因子，但前者无法应用于流量计的流量实时转换上。因此，工程上的压缩因子计算大多数采用经验公式和状态方程数学模型。

用于预测天然气压缩因子的经验方法的计算误差一般低于状态方程，且状态方程涉及大量参数，计算时间往往比经验方法长。因此大量学者采用经验方法计算压缩因子。但由于经验方法往往涉及如指数模型、对数模型等非线性模型，很难应用于流量计的压缩因子实时计算。且现有经验方法无法在整个温压范围内都实现高精度的压缩因子计算。因此，如何实现压缩因子的快速、高精度计算是本领域技术人员迫切需要解决的问题

发明内容

本发明针对现有气体压缩因子计算模型的不足以及气体流量计实时计算的需要，提出一种高效高精度的压缩因子计算方法；本发明的压缩因子计算方法，包括训练阶段和测试阶段。

进一步地，所述训练阶段包括以下步骤：

S1，利用AGA8号报告获得1200组不同气体组分、不同工作温度和不同工作压力的压缩因子数据；

S2，计算训练样本的混合气体临界压力与临界温度；

S3，计算训练样本的混合气体拟对比压力与拟对比温度；

S4，将Ppr与Tpr以式(5)为分界线划分成两部分；

P_pr＝-18.2882T_pr³+32.3514T_pr²-14.9162T_pr+2.0352 (5)

S5，建立GMDH网络输出输入的关系式；

S6，将式作为目标函数，分别训练已被划分的两部分；

S7，训练得到两个GMDH网络，利用AICc优化网络模型；

AICc＝(2k-2L)/n+2k(k+1)/(n-k-1) (8)

其中k代表模型参数数量，L代表对数似然值，n代表网络节点数。

S8，训练完成。

进一步地，所述压缩因子数据，其中70％作为训练样本，30％作为测试样本。

进一步地，所述混合气体临界压力与临界温度的计算公式为；