汽包是增压锅炉最大的高温厚壁承压部件,在锅炉启、停过程及变负荷运行时汽包的温度与应力变化剧烈,频繁的应力变化将引起疲劳寿命损耗。因此开发增压锅炉汽包在线监测系统,用于实时监测汽包温度与应力分布,对锅炉安全经济运行具有重要意义。如何在提高汽包温度场和应力场计算精度的同时又能保证较高的计算效率,是增压锅炉汽包在线监测系统研究的关键。针对增压锅炉汽包外壁受热的特点,提出了基于导热正反问题耦合解法的汽包瞬态温度场计算方法,通过编程求得整个汽包截面的温度场;然后在此基础上运用有限元方法,按照平面应变问题对汽包截面的瞬态理论应力进行求解分析。为了校验程序的计算精度,采用Ansys对某增压锅炉一次冷态启动过程汽包三维瞬态温度场与应力场进行了数值模拟,同时计算了二维瞬态理论应力。结合实验数据进行温度场对比,发现耦合解法对复杂边界条件具有较强的适应性。通过三维应力与理论应力的对比,计算相应的应力集中系数对二维有限元程序计算应力进行修正,能够快速精确的得到汽包的应力分布。根据应力模拟结果,基于雨流计数法,采用Miner线性累加损伤原理,计算汽包的寿命损耗,同时对汽包筒体与下降管连接处进行了应力强度校核。最终开发了一套增压锅炉汽包在线监测系统,指导锅炉安全经济运行。