工业汽轮机作为国家发展的重大装备,其制造的先进性是我国综合实力的重要体现。作为驱动设备,工业汽轮机已经广泛应用于化工、发电、核动力等行业。随着国民经济和近代工业的发展,传统蒸汽轮机技术在我国也有了快速的发展,总体上向着更高功率密度和更高进汽参数发展。在工业汽轮机广泛应用的同时,要保证汽轮机机组在恶劣环境下的安全可靠工作,必须进行转静子组件在运行状态下的强度计算和可靠性分析。本文以某型号高压工业汽轮机为研究对象,以通用有限元分析软件ANSYS/Workbench为平台,进行整机汽缸热固耦合分析,完成初始稳态运行下的强度校核,对汽轮机各压力级进行变工况计算,分析参数波动对汽轮机定功率运行的影响,对汽轮机末端第八级动叶盘进行动静强度校核,为服役期间的安全检查以及形成完整的汽轮机部件可靠性分析规范提供参考。以工业汽轮机汽缸及其组件为研究对象,对其水压试验工况、初始稳态运行、10万小时运行工况下的温度场、应力场和汽密性等进行计算,通过引入Norton-Bailey蠕变本构方程和Cocks-Ashby多轴韧度系数,进行考虑多轴效应的汽缸蠕变强度校核。研究结果表明,汽缸在水压试验工况、初始稳态及长时运行后的结构强度及汽密性满足正常工作要求,其中高温蠕变使汽缸原有应力场发生明显松弛,在进汽缸蒸汽室管口、进汽流道内和高温螺栓孔周蠕变积累较大,在服役期间安全检查时应当引起厂商重视。进行汽轮机主蒸汽温度及压力参数波动后,汽轮机定功率稳定运行的变工况简化计算,实现了各级蒸汽温度及压力变化的准确计算。编制汽轮机对流换热系数计算平台,通过Matlab驱动实现了汽轮机变工况重分析,分析进汽参数波动对汽轮机各级温度场、应力场及蠕变行为的影响。分析结果表明,进汽参数变化对各级温度场、应力场和应变场的影响规律和程度不同,但不会导致明显的位置重分布,对各级温度场和高温区域蠕变会产生较大影响,对前三级和末端两级的应力场影响较大。最后以汽轮机第八级动叶片组成的叶盘为研究对象,采用循环对称方法研究不同约束条件下叶片及叶盘的动静态特性,校核叶盘结构的静强度,并利用Campbell图和干涉图对叶盘进行振动安全分析。结果表明,叶盘动静态强度满足设计要求。