某型600MW机组是一种超临界参数、中间再热的抽气凝汽式汽轮机，采用再热主汽阀控制中压缸的蒸汽供给，实现汽轮机运行状态的控制。在启动过程中，阀门开启发生卡涩等故障，机组将无法正常运行；若机组正常或紧急停机过程中，阀门关闭发生卡涩等故障，机组可能出现飞车等严重事故。因此，在各种工况下都能快速关闭再热主汽阀，对保证汽轮机安全、可靠运行具有非常重要的意义。在实际运行过程中，再热主汽阀机构在关闭阀门过程中经常出现机械卡涩、关闭不全和关闭延时等故障，曾导致飞车事故。本文从解决汽轮机再热主汽阀卡涩等工程问题出发，全面分析了引起机构动力学性能不确定性的多种因素。主要因素为间隙铰系统中各间隙铰的初始间隙、制造误差、装配误差以及高温蒸汽的热效应。由于再热主汽阀是一个含多个耦合间隙铰的多体系统，动力学性能在很大程度上取决于含多间隙铰系统中阀轴的受力。阀轴-衬套系统是含多个耦合间隙铰的系统，由于现有间隙矢量模型不能表示径向、轴向非均匀分布，且无法表示多个耦合间隙铰，难以用于阀轴接触力建模。本文提出了间隙锥模型，能表示各因素对阀轴接触力的影响，并能准确描述阀轴与衬套的潜在接触点。基于间隙锥模型，建立了多因素联合作用下阀轴接触力模型，从而实现再热主汽阀机构动力学性能评价与改善奠定基础。论文主要内容为：　　 (1)汽轮机再热主汽阀动力学性能不确定性总体分析根据现场问题反馈及实际解决手段，归纳了汽轮机再热主汽阀动力学不确定具有的各种现象和特点，实现了再热主汽阀动力学不确定性问题的初步定位。在此基础上，提出了再热主汽阀动力学性能分析与改善的框架，为解决工程问题指明方向。　　 (2)汽轮机再热主汽阀装配同轴度误差计算与装配过盈收缩分析提出了零件同轴度特征实际轴线的参数化表示方法，实现了实际轴线方向和位置的精确描述。采用此方法建立了装配同轴度误差的累积模型，从而掌握各衬套实际轴线的变动规律。　　 研究了装配过盈联结中结合力与过盈量的数值关系，建立了被联结件内孔装配过盈收缩量与过盈量的数学模型，实现了各衬套装配过盈收缩的定量分析。　　 (3)高温蒸汽环境再热主汽阀有限元热-结构分析针对汽轮机再热主汽阀热变形问题，建立了热结构分析基本方程，提出了再热主汽阀热弹性力学问题的有限元求解方法，开展了冷态热启动至稳态过程再热主汽阀的有限元分析，掌握了再热主汽阀结构的温度场、径向位移场和轴向位移场随时间的变化规律。　　 (4)间隙铰系统中间隙锥模型建模提出了多因素作用下间隙铰系统的间隙锥模型，解决了间隙矢量模型不能表示轴向与径向不均匀分布的间隙铰，也无法表示多个耦合的间隙铰等不足。间隙锥模型能够准确表达多因素下阀轴与衬套的相对运动空间，以及阀轴与衬套的潜在接触点的位置，是开展阀轴接触力建模的基础。　　 (5)阀轴接触力和摩擦力建模与求解阀轴-衬套系统是含多个耦合间隙铰的机械系统，阀轴接触力是机构动力学分析的基础。在再热主汽阀中，接触力分析受多因素耦合作用，经典接触力模型无法处理此类问题。提出以弹性力学理论为基本手段，基于间隙锥模型的阀轴接触力建模方法，实现了多因素作用下阀轴的受力分析，为后续再热主汽阀机构的动力学性能分析与改善提供保证。基于库仑定律，实现了阀轴摩擦力建模；通过开展仿真试验，建立了各因素与摩擦力的数值关系曲线。　　 (6)含间隙铰系统的再热主汽阀机构动力学建模与分析考虑初始设计间隙、高温蒸汽的热变形、尺寸误差、装配同轴度误差以及装配过盈收缩等因素综合作用下的阀轴实际受力，建立了含间隙铰系统的再热主汽阀动力学模型，提出了基于四阶Runge-Kutta算法的动力学数值求解方法，实现了机构动力学性能的分析。　　 最后，文章结合工程经验以及仿真试验结果，提出了多种改进措施。通过工程应用，理论方法的工程可行性与有效性得到验证。