Tekla二次开发自动建模在除尘器设计中的应用

摘要：为解决除尘器设计中，因除尘器设备大、结构复杂、参数多，导致的设计效率低、出错率高等问题，根据Tekla三维软件提供的二次开发接口，针对除尘器设计进行编程开发，编写能够自动创建除尘器模型的插件。以除尘器壳体为例，介绍用C#语言编写能自动调用设计参数并快速创建壳体三维模型的插件。开发的建模插件经测试表明，此方法对提高除尘器的设计效率、准确度等方面均有良好的表现。

关键词：Tekla自动建模二次开发除尘器

ApplicationofTeklaSecondaryDevelopmentAutomaticModelinginDustCollectorDesign

CHENWeibin

FujianLongkingEnvironmentalProtectionCo.，Ltd.，Longyan，FujianProvince，364000China

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

KeyWords：Tekla;Automaticmodeling;Secondarydevelopment;Dustcollector

当前除尘器设计，多以CAD软件的二维设计为主。为适应市场需求，提高设计质量，为此开始尝试使用Tekla软件进行除尘器三维设计。Tekla常用于钢结构厂房、高层建筑[1]的设计，它能够精确建模[2]，在制造领域具有很大的优势。但因除尘器设备结构复杂，构件多，三维建模困难，所以在除尘器的设计中应用较少。一台百万机组壳体的建模，耗时5～7d，效率低，易出错。为提高效率，针对性对系统节点深化[3]、使用Tekla二次开发[4]编写节点小插件，虽然提高一些效率，但还有很多步骤需要人工处理，不能满足除尘器设计的效率要求。

为解决这一难题，针对性提出按整体自动建模的思路如图1所示。通过寻找常规建模中，操作重复率高、易错、繁琐的步骤，梳理并制定规范的流程。根据各部件之间的逻辑关系，应用软件自带的TeklaOpenAPI开放接口，编程自动建模插件，提高除尘器设计效率。

1整体自动建模应用

1.1填写数据表

把设计需要使用的数据编制成Excel表格，并按模板填写，使之方便后续读取识别。以国能（福州）二期2×660MW机组配套电除尘器为例，这是一台百万机组，模型庞大，应用参数多。为实现编程自动读取数据，可先把结构计算后得到的各个构件型材截面数据，以及电除尘器跨距、室距、高度尺寸等数据，汇总到一张表格（表1）。对于有增减的电场数、室数，可以相应增减柱的行数，以及电场、室的间距数据单元格，这样可适用于各种规模的除尘器设计。

1.2自动获取数据

利用C#编程语言自动获取第一步保存的表格数据。首先，把表格另存在D盘的特定文件夹内；其次，用C#读取对应文件的DataTable对象；最后，逐行读取数据，分别保存到预先定义好的参数中。对于一行有多个参数的可以保存在数据列表List<string>、List<double>中，方便后续的依次提取所需数据。主要代码如下。

stringNAME数据库=数据库excel名称（）;

stringPath="D：＼＼节点参数＼＼"+NAME数据库;

stringname="0壳体";

DataTableDataSet2=ReadExcelToTable（Path，name）;

intK行=DataSet2.Rows.Count;//查询表行数

for（intm=0;m<K行;m++）

{#遍历所有行数据，提取数据并保存}

1.3自动创建轴线

通过Tekla软件的API外接接口，利用已读取保存的数据，把数据作为坐标轴定义的参数再创建轴网。首先把得到的数据List<double>S各室间距、List<double>S各电场间距、List<double>S各层标高，通过字符串的运算操作，定义X轴、Y轴、Z轴的坐标标签。除了室间距、电场间距，可直接作为轴线的X轴、Y轴的参数，而Z轴的参数，须按壳体的柱底、柱顶，运算后作为轴线Z轴的参数。之后按坐标间距及标签，自动创建轴线。为方便后续构件位置判断和识别，可定义X轴正方向为烟气方向，且以轴网的左下轴线交点为原点坐标，便于壳体Y方向构件的判断。主要代码如下。

GridGrid ;=newGrid（）;//定义轴网

Name="Grid";

Grid.CoordinateX=S各电场间距;

Grid.CoordinateY=S各室间距;

Grid.CoordinateZ=S各层标高;

Grid.Insert（）;//创建轴网

1.4自动创建立柱

在X轴、Y轴的交点，创建对应的立柱。这一步骤是整体自动建模的关键步骤，之后其他的构件创建，都是以立柱为参照物来定位和判断构件类型。经参考大量电除尘器的设计图纸可知，电除尘器的壳体立柱是按固定形式设计。原则是：4个角落是立柱，进口侧、出口侧是隔立柱，Y方向上下边界是宽立柱，其余都为隔宽立柱。按这一原则进行自动化创建各类的立柱。建立的立柱可以先省略立柱和梁、墙板等其他构件的连接部分的构造，把这连接部分放到后面创建相连构件时创建。创建立柱这一功能类似Tekla软件自带可自定义的零件节点，它不依赖其他对象，仅自身就可以完整定义。但自定义零件节点的效率、灵活性不如二次开发插件，因此需要用二次开发创建类似于零件节点的对象。

创建立柱主要思路是按表格保存的立柱数据顺序，依次提取每行立柱的截面信息，按从左往右轴线间距依次创建对应的立柱。再按从上往下累加计算Y轴方向的坐标，依次创建第二行、第三行，直至最后一行。这样逐行遍历计算各个轴线交点的坐标，以嵌套循环方法创建相应位置的立柱。此步完成模型如图2所示，主要代码框架如下。

doubleDD=0;

for（inty=0;y<JM总集合.Count;y++）

{if（y>0）//JM总集合是一行立柱截面的列表

{DD=DD+S各室间距[y-1];}//行循环的定位

List<string>JM柱1行=JM总集合[y];

doubleD=0;

for（inti=0;i<JM柱1行.Count;i++）

{if（i>0）

{D=D+S各电场间距[i-1];}//列循环的定位

#创建对应的柱}

}

1.5自动创建X方向立柱之间的构件

沿X轴正方向，在邻两柱之间创建墙板、横梁、下圈梁。创建的这些构件是使用Tekla二次开发[5]的节点功能。它需要两个对象作为参考，来确定所要创建的对象的长度高度等信息，用Tekla二次开发替代Tekla系统连接节点的功能效率更高。首尾行是壳体的外边界，从下往上依次是下墙板、墙板、上墙板，均可按两立柱确定其主要参数。中间行是壳体内部，从下往上依次是下圈梁、管撑、横梁，也是按两立柱确定参数。当然创建这些构件的同时，对于两个构件的连接部分也需创建，对于第一步立柱未细化的部分，也在这一步中补全。具体代码框架与创建立柱相同，使用嵌套循环方法，依次创建最边界两墙面的下墙板、墙板、上墙板；中间墙面的下圈梁、支撑管、横梁。其中的参考对象是收集上一步创建的立柱列表List<Beam>，逐行遍历，按首行、中间行、尾行的区别分别在两个相邻立柱之间创建对应的构件。此步完成模型如图3所示。

1.6自动创建Y方向立柱之间的构件

与上一步创建X方向的构件原理相同，创建构件上端板、下端板、下部承压、中部承压走道等。电除尘器第一列是壳体的进烟气侧，最后列是出烟气侧，中间列则为壳体内部。首尾列从下往上依次是下端板、走道、中部承压、支撑、上端板。中间列从下往上依次是下部承压、中部承压、支撑。都可按Y方向相邻两个立柱确定其之间的构件的主要参数和类型，并自动创建出相应的构件和其与立柱连接部分的细节部分。此步完成模型如图4。

1.7自动创建立柱顶部之间的顶梁、顶板

与上两步大致相同，主要区别为顶梁是以立柱为参考定位，顶板则是以创建出来的顶梁为参考。其中，还需分析第一步保存数据的通道数、极距、阳极板数，创建大梁之间的小梁，以及用于悬挂阳极板排的挂耳的创建。电除尘器本体内部悬挂阴极针刺线和阳极板排[6]，悬挂位置都在顶梁。顶梁的挂耳需要保证与保存数据的通道数、极距、阳极板数的一致性。顶梁是主要受力构件，常规都是设计为箱型梁，梁的四块大板的板厚都需计算所得，每个项目都会不同。因此，顶梁的板厚也要事先填写在数据表中，本次创建都是需要读取保存的数据来定义各个顶梁的板厚。创建以上对象完成后需要刷新模型视图myModel.CommitChanges（），使模型在视图中可以显现。此步完成模型如图5所示。

1.8完善模型其余细节

经以上7个步骤后，模型大致已经建成。剩下部分需要和除尘器其他部件配合及对接，代码一次性完成的难度较大，因此，，剩余需要细化部分做成窗口程序插件（如图6所示）。按插件按钮顺序使用工具，既可以快速创建出需要的细部节点，也可保住每个步骤不遗漏。模型完善后最终如图7所示，可以看出模型很大，但是完成的精度却很高，满足设计生产的需求。

2结语

本插件克服了Tekla软件系统节点适应性不强的缺点，也克服了常规二次开发节点小插件，需要人工一个一个上节点的缺点，从而满足除尘设备特大模型的设计要求。该建模插件经过几十台除尘器壳体测试，准确度达到100%，效率是常规做法的10倍左右，在设计效率、准确度、节约设计时间等方面均有良好的表现。此外，自动化建模思路也可以应用到电除尘器其他部件的设计。对于除尘器的进出口喇叭、灰斗等部件，可先确定灰斗喇叭的大小口尺寸、长度高度等结构计算后得到的截面型材，按各部件的结构特征及逻辑实现自动建模。

参考文献

[1]张红梅，许伟江.高层钢结构深化设计流程应用[J].建筑结构，2021（51）：819-821.

[2]许伟江，余振权.TEKLA在多高层钢结构中的运用浅谈[J].建筑结构，2021（51）：1422-1424.

[3]赵晨晨.基于BIM技术装配式钢结构节点深化设计[D].大连：大连理工大学，2022.

[4]高剑，曹洁华，贺明玄.TeklaStructures的二次开发在工程中的应用[J].施工技术，2008（5）：166-167．

[5]邓凯.TeklaStructure栏杆建模插件参数化设计[J].船舶与海洋工程，2023（1）：62-66.

[6]许志鹏，陆从相.电除尘技术研究进展[J].科技与创新，2023（22）：159-161.