回热系统高压给水加热器运行状态对于火电机组的安全性和经济性具有重要影响,建立高压给水加热器在线性能监测和故障诊断模型是设备状态检修的核心环节,对保障机组安全经济运行有着十分重要的意义。本文以大型火电机组卧式高压给水加热器为研究对象,提出一种可用于故障仿真与分析的卧式三段高压给水加热器分段数值热力计算模型,通过解析冗余方法对对象进行在线性能监测,基于该模型对高加正常和异常工况进行了运行特性分析。以该模型为基础对高加运行特性进行了研究和变工况下高加管束积垢和泄漏等异常现象进行了仿真,利用过程中产生的大量故障仿真数据,基于神经网络设计了高压给水加热器故障诊断框架。主要研究内容包括:首先,根据传热机理和加热器物理结构,在考虑水位对换热面积分配的影响的基础上提出了一种卧式三段高压给水加热器热力计算模型的建模方法,并以某600MW汽轮机组1号高压给水加热器为对象建立了模型实例。模型经过运行数据验证证明了其准确性和变工况适应性,为后续章节高加运行特性研究和故障特性研究提供模型支持。其次,在热力计算模型的基础上对高加进行了一系列运行特性分析,研究了高加正常状态下进口边界参数对换热性能的影响,研究发现给水进口温度和抽汽压力对换热性能影响最为明显,给水流量和抽汽温度次之,给水进口压力对换热性能影响最小。通过对堵管和异常水位两种非正常状态下高加运行特性研究,得到了高加换热性能随堵管率变化关系及高加最优运行水位范围。然后,在热力计算模型的基础上,针对高加管束积垢和泄漏两种常见故障分别建立了故障仿真模型并进行了验证,利用仿真数据进行了故障特性研究。设计了高压加热器故障诊断框架,利用故障仿真模型生成大量故障样本,基于BP神经网络建立了高加故障诊断模型,并对同类建模算法进行了交叉验证与对比。利用从电厂收集到的故障时序数据,对高加故障诊断模型的诊断效果进行了实例验证。最后,基于.Net框架、SQL关系数据库和EXA实时数据库设计并开发了高压给水加热器运行状态在线监测和故障诊断平台和离线分析平台。