高温大容量汽轮机在启动、停机以及负荷波动时对机组的使用寿命有很大影响。正确分析机组在多种工况下转子的应力水平和寿命损耗是当前大型机组保证安全运行及加强寿命管理中极待解决的关键问题之一。　　目前汽轮机正向着提高初参数的超临界机组与超超临界机组发展，参数为24.1Mpa/566℃/566℃的超临界机组投运台数日益增多。由于抗566℃的高温材料12％Cr转子钢生产难度大、工艺性差，国内外厂家均认同挖掘Cr-Mo-V钢的潜力，选择该材料制造高、中压转子。汽轮机设计者与材料研究者都认识到Cr-Mo-V钢长期在566℃下工作时已达到材料极限，因此对于工作温度最高的中压转子采用冷却手段，冷却汽体来自高压调节级后节流的蒸汽。对于高压转子喷嘴后的温度已低于538℃，不需要采用冷却手段。　　本文重点研究了两个方面的内容:一是研究超临界600MW汽轮机中压转子的冷却方法与冷却效果;二是采用中压转子冷却后，转子的热应力以及寿命损耗的预测。　　在第一部分研究内容中，本文确定了中压转子的冷却方案，给出了冷却过程的两个物理模型，建立了包括射流模型和温度场模型的一元流冷却计算模型，探讨了蒸汽冷却的冷却机理。此后，设计了不同冷却气体/主蒸汽压力比、冷却孔面积共九个不同的冷却方案，并采用CFX商用软件对各方案叶片表面温度场、流道内部及叶根部气动场进行了全三维气热耦合计算，综合评价了各方案的冷气效果，确定了最佳冷却方案:冷却气体压力为主流压力的92％，此时温度可降低30℃左右，效率为93％。　　在第二部分研究内容中，对中压转子采用汽冷的超临界汽轮机转子，应用Ansys有限元计算软件，计算了转子的冷态、温态（一）和（二）、热态及极热态启动工况下的温度场及热应立场，确定出最大热应力发生在冷态启动下高压第一级叶轮的叶根处，其应力为拉应力。冷态启动过程产生的最大热应力值最高，为810Mpa，其余工况该值由大到小排列依次为:温态启动（一）580Mpa，温态启动（二）255Mpa，热态启动222Mpa，极热态启动125Mpa。采用局部应力-应变法，根据转子材料的试验低周疲劳曲线数据和Basquin-Coffin-Manson的应变裂纹产生理论对600MW超临界机组转子进行的寿命损耗计算结果表明，冷态启动对转子的寿命损耗最大，其余工况对转子寿命损耗的影响由大到小依次为:温态启动（一），温态启动（二），热态启动，和极热态启动。转子疲劳破坏是导致机组寿命损耗的主要因素，其中启动过程瞬间的应力是导致转子低周疲劳损耗的根源，在设计中要特别注意采取措施减弱或防止高压第一级叶轮叶根的应力集中于降低冷态启动工况下那里的热应力。