摘要：為解決除塵器設(shè)計(jì)中，因除塵器設(shè)備大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)多，導(dǎo)致的設(shè)計(jì)效率低、出錯(cuò)率高等問(wèn)題，根據(jù)Tekla三維軟件提供的二次開(kāi)發(fā)接口，針對(duì)除塵器設(shè)計(jì)進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)，編寫(xiě)能夠自動(dòng)創(chuàng)建除塵器模型的插件。以除塵器殼體為例，介紹用C#語(yǔ)言編寫(xiě)能自動(dòng)調(diào)用設(shè)計(jì)參數(shù)并快速創(chuàng)建殼體三維模型的插件。開(kāi)發(fā)的建模插件經(jīng)測(cè)試表明，此方法對(duì)提高除塵器的設(shè)計(jì)效率、準(zhǔn)確度等方面均有良好的表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Tekla自動(dòng)建模二次開(kāi)發(fā)除塵器

ApplicationofTeklaSecondaryDevelopmentAutomaticModelinginDustCollectorDesign

CHENWeibin

FujianLongkingEnvironmentalProtectionCo.，Ltd.，Longyan，F(xiàn)ujianProvince，364000China

Abstract：Tosolvetheproblemsoflowdesignefficiencyandhigherrorratecausedbylargeequipment，complexstructure，andmultipleparametersindustcollectordesign，programminganddevelopmentwerecarriedoutbasedonthesecondarydevelopmentinterfaceprovidedbyTekla3Dsoftwarefordustcollectordesign，andapluginthatcanautomaticallycreateadustcollectormodelwaswritten. Takingthedustcollectorshellasanexample，thisarticleintroducesapluginwritteninC#languagethatcanautomaticallycalldesignparametersandquicklycreateathree-dimensionalmodeloftheshell.Thedevelopedmodelingpluginhasbeentestedandproventohavegoodperformanceinimprovingthedesignefficiencyandaccuracyofdustcollectors.

KeyWords：Tekla;Automaticmodeling;Secondarydevelopment;Dustcollector

當(dāng)前除塵器設(shè)計(jì)，多以CAD軟件的二維設(shè)計(jì)為主。為適應(yīng)市場(chǎng)需求，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，為此開(kāi)始嘗試使用Tekla軟件進(jìn)行除塵器三維設(shè)計(jì)。Tekla常用于鋼結(jié)構(gòu)廠房、高層建筑[1]的設(shè)計(jì)，它能夠精確建模[2]，在制造領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)。但因除塵器設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件多，三維建模困難，所以在除塵器的設(shè)計(jì)中應(yīng)用較少。一臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組殼體的建模，耗時(shí)5～7d，效率低，易出錯(cuò)。為提高效率，針對(duì)性對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)深化[3]、使用Tekla二次開(kāi)發(fā)[4]編寫(xiě)節(jié)點(diǎn)小插件，雖然提高一些效率，但還有很多步驟需要人工處理，不能滿足除塵器設(shè)計(jì)的效率要求。

為解決這一難題，針對(duì)性提出按整體自動(dòng)建模的思路如圖1所示。通過(guò)尋找常規(guī)建模中，操作重復(fù)率高、易錯(cuò)、繁瑣的步驟，梳理并制定規(guī)范的流程。根據(jù)各部件之間的邏輯關(guān)系，應(yīng)用軟件自帶的TeklaOpenAPI開(kāi)放接口，編程自動(dòng)建模插件，提高除塵器設(shè)計(jì)效率。

1整體自動(dòng)建模應(yīng)用

1.1填寫(xiě)數(shù)據(jù)表

把設(shè)計(jì)需要使用的數(shù)據(jù)編制成Excel表格，并按模板填寫(xiě)，使之方便后續(xù)讀取識(shí)別。以國(guó)能（福州）二期2×660MW機(jī)組配套電除塵器為例，這是一臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組，模型龐大，應(yīng)用參數(shù)多。為實(shí)現(xiàn)編程自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，可先把結(jié)構(gòu)計(jì)算后得到的各個(gè)構(gòu)件型材截面數(shù)據(jù)，以及電除塵器跨距、室距、高度尺寸等數(shù)據(jù)，匯總到一張表格（表1）。對(duì)于有增減的電場(chǎng)數(shù)、室數(shù)，可以相應(yīng)增減柱的行數(shù)，以及電場(chǎng)、室的間距數(shù)據(jù)單元格，這樣可適用于各種規(guī)模的除塵器設(shè)計(jì)。

1.2自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)

利用C#編程語(yǔ)言自動(dòng)獲取第一步保存的表格數(shù)據(jù)。首先，把表格另存在D盤(pán)的特定文件夾內(nèi)；其次，用C#讀取對(duì)應(yīng)文件的DataTable對(duì)象；最后，逐行讀取數(shù)據(jù)，分別保存到預(yù)先定義好的參數(shù)中。對(duì)于一行有多個(gè)參數(shù)的可以保存在數(shù)據(jù)列表List<string>、List<double>中，方便后續(xù)的依次提取所需數(shù)據(jù)。主要代碼如下。

stringNAME數(shù)據(jù)庫(kù)=數(shù)據(jù)庫(kù)excel名稱（）;

stringPath="D：＼＼節(jié)點(diǎn)參數(shù)＼＼"+NAME數(shù)據(jù)庫(kù);

stringname="0殼體";

DataTableDataSet2=ReadExcelToTable（Path，name）;

intK行=DataSet2.Rows.Count;//查詢表行數(shù)

for（intm=0;m<K行;m++）

{#遍歷所有行數(shù)據(jù)，提取數(shù)據(jù)并保存}

1.3自動(dòng)創(chuàng)建軸線

通過(guò)Tekla軟件的API外接接口，利用已讀取保存的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)作為坐標(biāo)軸定義的參數(shù)再創(chuàng)建軸網(wǎng)。首先把得到的數(shù)據(jù)List<double>S各室間距、List<double>S各電場(chǎng)間距、List<double>S各層標(biāo)高，通過(guò)字符串的運(yùn)算操作，定義X軸、Y軸、Z軸的坐標(biāo)標(biāo)簽。除了室間距、電場(chǎng)間距，可直接作為軸線的X軸、Y軸的參數(shù)，而Z軸的參數(shù)，須按殼體的柱底、柱頂，運(yùn)算后作為軸線Z軸的參數(shù)。之后按坐標(biāo)間距及標(biāo)簽，自動(dòng)創(chuàng)建軸線。為方便后續(xù)構(gòu)件位置判斷和識(shí)別，可定義X軸正方向?yàn)闊煔夥较?，且以軸網(wǎng)的左下軸線交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)，便于殼體Y方向構(gòu)件的判斷。主要代碼如下。

GridGrid?;=newGrid（）;//定義軸網(wǎng)

Name="Grid";

Grid.CoordinateX=S各電場(chǎng)間距;

Grid.CoordinateY=S各室間距;

Grid.CoordinateZ=S各層標(biāo)高;

Grid.Insert（）;//創(chuàng)建軸網(wǎng)

1.4自動(dòng)創(chuàng)建立柱

在X軸、Y軸的交點(diǎn)，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的立柱。這一步驟是整體自動(dòng)建模的關(guān)鍵步驟，之后其他的構(gòu)件創(chuàng)建，都是以立柱為參照物來(lái)定位和判斷構(gòu)件類型。經(jīng)參考大量電除塵器的設(shè)計(jì)圖紙可知，電除塵器的殼體立柱是按固定形式設(shè)計(jì)。原則是：4個(gè)角落是立柱，進(jìn)口側(cè)、出口側(cè)是隔立柱，Y方向上下邊界是寬立柱，其余都為隔寬立柱。按這一原則進(jìn)行自動(dòng)化創(chuàng)建各類的立柱。建立的立柱可以先省略立柱和梁、墻板等其他構(gòu)件的連接部分的構(gòu)造，把這連接部分放到后面創(chuàng)建相連構(gòu)件時(shí)創(chuàng)建。創(chuàng)建立柱這一功能類似Tekla軟件自帶可自定義的零件節(jié)點(diǎn)，它不依賴其他對(duì)象，僅自身就可以完整定義。但自定義零件節(jié)點(diǎn)的效率、靈活性不如二次開(kāi)發(fā)插件，因此需要用二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)建類似于零件節(jié)點(diǎn)的對(duì)象。

創(chuàng)建立柱主要思路是按表格保存的立柱數(shù)據(jù)順序，依次提取每行立柱的截面信息，按從左往右軸線間距依次創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的立柱。再按從上往下累加計(jì)算Y軸方向的坐標(biāo)，依次創(chuàng)建第二行、第三行，直至最后一行。這樣逐行遍歷計(jì)算各個(gè)軸線交點(diǎn)的坐標(biāo)，以嵌套循環(huán)方法創(chuàng)建相應(yīng)位置的立柱。此步完成模型如圖2所示，主要代碼框架如下。

doubleDD=0;

for（inty=0;y<JM總集合.Count;y++）

{if（y>0）//JM總集合是一行立柱截面的列表

{DD=DD+S各室間距[y-1];}//行循環(huán)的定位

List<string>JM柱1行=JM總集合[y];

doubleD=0;

for（inti=0;i<JM柱1行.Count;i++）

{if（i>0）

{D=D+S各電場(chǎng)間距[i-1];}//列循環(huán)的定位

#創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的柱}

}

1.5自動(dòng)創(chuàng)建X方向立柱之間的構(gòu)件

沿X軸正方向，在鄰兩柱之間創(chuàng)建墻板、橫梁、下圈梁。創(chuàng)建的這些構(gòu)件是使用Tekla二次開(kāi)發(fā)[5]的節(jié)點(diǎn)功能。它需要兩個(gè)對(duì)象作為參考，來(lái)確定所要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象的長(zhǎng)度高度等信息，用Tekla二次開(kāi)發(fā)替代Tekla系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)的功能效率更高。首尾行是殼體的外邊界，從下往上依次是下墻板、墻板、上墻板，均可按兩立柱確定其主要參數(shù)。中間行是殼體內(nèi)部，從下往上依次是下圈梁、管撐、橫梁，也是按兩立柱確定參數(shù)。當(dāng)然創(chuàng)建這些構(gòu)件的同時(shí)，對(duì)于兩個(gè)構(gòu)件的連接部分也需創(chuàng)建，對(duì)于第一步立柱未細(xì)化的部分，也在這一步中補(bǔ)全。具體代碼框架與創(chuàng)建立柱相同，使用嵌套循環(huán)方法，依次創(chuàng)建最邊界兩墻面的下墻板、墻板、上墻板；中間墻面的下圈梁、支撐管、橫梁。其中的參考對(duì)象是收集上一步創(chuàng)建的立柱列表List<Beam>，逐行遍歷，按首行、中間行、尾行的區(qū)別分別在兩個(gè)相鄰立柱之間創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的構(gòu)件。此步完成模型如圖3所示。

1.6自動(dòng)創(chuàng)建Y方向立柱之間的構(gòu)件

與上一步創(chuàng)建X方向的構(gòu)件原理相同，創(chuàng)建構(gòu)件上端板、下端板、下部承壓、中部承壓走道等。電除塵器第一列是殼體的進(jìn)煙氣側(cè)，最后列是出煙氣側(cè)，中間列則為殼體內(nèi)部。首尾列從下往上依次是下端板、走道、中部承壓、支撐、上端板。中間列從下往上依次是下部承壓、中部承壓、支撐。都可按Y方向相鄰兩個(gè)立柱確定其之間的構(gòu)件的主要參數(shù)和類型，并自動(dòng)創(chuàng)建出相應(yīng)的構(gòu)件和其與立柱連接部分的細(xì)節(jié)部分。此步完成模型如圖4。

1.7自動(dòng)創(chuàng)建立柱頂部之間的頂梁、頂板

與上兩步大致相同，主要區(qū)別為頂梁是以立柱為參考定位，頂板則是以創(chuàng)建出來(lái)的頂梁為參考。其中，還需分析第一步保存數(shù)據(jù)的通道數(shù)、極距、陽(yáng)極板數(shù)，創(chuàng)建大梁之間的小梁，以及用于懸掛陽(yáng)極板排的掛耳的創(chuàng)建。電除塵器本體內(nèi)部懸掛陰極針刺線和陽(yáng)極板排[6]，懸掛位置都在頂梁。頂梁的掛耳需要保證與保存數(shù)據(jù)的通道數(shù)、極距、陽(yáng)極板數(shù)的一致性。頂梁是主要受力構(gòu)件，常規(guī)都是設(shè)計(jì)為箱型梁，梁的四塊大板的板厚都需計(jì)算所得，每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)不同。因此，頂梁的板厚也要事先填寫(xiě)在數(shù)據(jù)表中，本次創(chuàng)建都是需要讀取保存的數(shù)據(jù)來(lái)定義各個(gè)頂梁的板厚。創(chuàng)建以上對(duì)象完成后需要刷新模型視圖myModel.CommitChanges（），使模型在視圖中可以顯現(xiàn)。此步完成模型如圖5所示。

1.8完善模型其余細(xì)節(jié)

經(jīng)以上7個(gè)步驟后，模型大致已經(jīng)建成。剩下部分需要和除塵器其他部件配合及對(duì)接，代碼一次性完成的難度較大，因此，，剩余需要細(xì)化部分做成窗口程序插件（如圖6所示）。按插件按鈕順序使用工具，既可以快速創(chuàng)建出需要的細(xì)部節(jié)點(diǎn)，也可保住每個(gè)步驟不遺漏。模型完善后最終如圖7所示，可以看出模型很大，但是完成的精度卻很高，滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)的需求。

2結(jié)語(yǔ)

本插件克服了Tekla軟件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)適應(yīng)性不強(qiáng)的缺點(diǎn)，也克服了常規(guī)二次開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)小插件，需要人工一個(gè)一個(gè)上節(jié)點(diǎn)的缺點(diǎn)，從而滿足除塵設(shè)備特大模型的設(shè)計(jì)要求。該建模插件經(jīng)過(guò)幾十臺(tái)除塵器殼體測(cè)試，準(zhǔn)確度達(dá)到100%，效率是常規(guī)做法的10倍左右，在設(shè)計(jì)效率、準(zhǔn)確度、節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間等方面均有良好的表現(xiàn)。此外，自動(dòng)化建模思路也可以應(yīng)用到電除塵器其他部件的設(shè)計(jì)。對(duì)于除塵器的進(jìn)出口喇叭、灰斗等部件，可先確定灰斗喇叭的大小口尺寸、長(zhǎng)度高度等結(jié)構(gòu)計(jì)算后得到的截面型材，按各部件的結(jié)構(gòu)特征及邏輯實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模。

參考文獻(xiàn)

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