(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111274016.8 (22)申请日 2021.10.2 9 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113987943 A (43)申请公布日 2022.01.28 (73)专利权人 国家石油天然气管网集团有限公 司 地址 100013 北京市朝阳区东土城路5号A 座6层08-10室 (72)发明人 刘喆　吴岩　周韬　张平　李洪烈　 李灿　周雷　宋超凡　彭太翀　 艾虎　郑传波　伍开成　马辉　 王海龙　刘海丰　程艳　魏娜　 梁怿　(74)专利代理 机构 苏州科权知识产权代理事务 所(普通合伙) 32561 专利代理师 卢平　施王蓉 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06N 20/00(2019.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 韩征 (54)发明名称 一种适用 于混合气源的天然气管网气体发 热量预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于混合气源的天然 气管网气体发热量预测方法， 其涉及管道发热量 测量技术领域， 旨在解决天然气管网的非稳态模 拟实现难度大的问题， 其技术方案要点是设计混 合气源的天然气管网气体发热量计算模型， 采用 AGA8‑92DC计算模型， 计算第二维利系数B， 计算 系数Cn*， 计算混合物体积参数K， 混合天然气组 分计算和构建基于机器学习的零位浮点预测模 型， 从而得出天然气管网气体发热量。 达到了方 便整体智能预测， 建立精准、 可靠、 高效、 智能的 发热量预测方法和降低计算难度的效果。 权利要求书4页 说明书9页 CN 113987943 B 2022.12.27 CN 113987943 B 1.一种适用于混合气源的天然气管网气体发热量预测方法， 其特 征在于： 其 步骤如下： S1： 混合气源的天然气管网气体发热量计算模型， 天然气的发热量需要根据气体的流 动状态、 天然气的输送特性以及热力学性质进行计算，  对于不同气源在某一点混合后， 沿 单一方向流动时， 只需要针对混合点后的发热量计算， 便可对后续管网节点进行发热量的 赋值： A1： AGA8‑92DC计算模型， 此模型已知气体详细的摩尔分数组成和相关压力、 温度来计 算气体压缩因子， 需要对气体进行详细的摩尔组成分析， 测试分析包括摩尔分数超过 0.00005的所有组分， 根据模型描述， 给 出待求变量压缩因子的计算方程如下： 其中， Z为压缩因子； B为第二维利系数； ρm为摩尔密度(单位体积物质的量)； ρr为对比密 度； bn， cn， kn为常数； Cn*为温度和组成的函数的系数， A2： 计算过程， 计算第二维利系数B， 二元参数Eij， Gij的计算式为： 二元交互作用参数Eij*、 Uij、 Kij、 Gij*的值都是1.0， 因此第二维利系数B计算 为： 其中B* nij的计算式为： A3： 计算系数Cn*： 上式中U， G， Q， F只与天然气的组成有关， 计算过程如下： A4： 计算混合物体积参数 K：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 113987943 B 2根据K， 可以得到对比密度和摩尔密度的关系式， 即： ρr＝K3ρm  (12) 其中， 摩尔密度表示 为： ρm＝p/(ZRT)   (13) 其中， p为 绝对压力， MPa； R为摩尔气体常数； T为热力学温度， K， A4： 联立方程(1)～(13)， 通过适当的数值计算方法(如 牛顿迭代法、 二分法等)， 对压力 进行迭代计算， 满足迭代误差限后， 可得到输入条件下对应的天然气 压缩因子Z和摩尔密度 ρm， S2： 混合天然气组分计算， 按各组分气体的摩尔(或体积)分数及纯组分气体的发热量 加权求得， 因此， 对于混合气源的天然气管网， 首先需要计算混合后的气体组分， 计算方法 中设定输入变量包括气源密度、 体积流量以及各气源的摩尔组成， 根据管道和节点间流量 满足质量守恒定律， 通过摩尔分数与质量分数的相互转换以计算混合后天然气的气 体摩尔 组成， 根据输入变量气源密度ρ， 以及体积流量Q， 可以得到通过同一节点时各气源的质量， 即： mj＝ρj·Qj  (14) 其中， j表示气源种类， 摩尔分数与质量分数的换算： 其中， wi表示某一组分的质量分数， xi表示某一组分的摩尔分数， Mi为某组分的摩尔质 量， n表示天然气中组分数量， 根据(14)～(15)， 可以得到不同气源混合各组分的质量： 进一步地， 根据式(16)～(18)， 能够计算混合后天然气各组分的摩尔分数： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 113987943 B 3