当前全国能源结构以火电为核心，研究电站系统的运行特性和能耗分布是一项重要的任务，汽轮机系统作为火电站的核心设备，研究其工作特性和经济性是研究电站热力系统的首要任务。而在系统运行过程中，设备状态的变化是不可避免的，故此时运行工况会偏离设计工况，而整个系统的变工况特性不能用传统的方法来评价。使用仿真建模技术，建立汽轮机系统全工况仿真模型，并利用该模型研究汽轮机系统的变工况工作特性，这是本论文研究任务的根本出发点。论文研究和阐述了汽轮机变工况计算的相关方法和理论，重点研究了汽轮机变工况近似计算中被广泛使用的弗留格尔公式方法，指出了其误差过大且无法满足部分故障工况计算的缺点，说明了该计算方法不适用于本课题模型建立的原因，并考证了“弗留格尔公式”这一名词的出处。针对某600MW超临界机组，分析其汽轮机系统的组成和工作特性，以及其变工况运行的特点，按照分段模块化建模的思想，建立其汽轮机系统各部分模型。在排除使用经典弗留格尔公式的前提下，根据设计数据，分析级组前后压比和带有马赫数M a和绝热系数k的函数间存在简单函数关系，并利用该关系，建立了新的汽轮机本体仿真模型，并对该模型进行了计算验证；利用分段建模的思路，将汽轮机旁路系统分为节流减压段和喷水减温段，根据各段的工作原理建立了汽轮机旁路系统仿真模型。利用全部已建立的模型，将之结合成为汽轮机系统总体模型，并进行变工况计算研究。计算了包括机组负荷变化，主再热蒸汽单参数变化，主蒸汽压力温度耦合变工况，回热加热器换热系数变化，回热加热器切除，回热加热器端差变化以及再热事故喷水等机组变工况运行特性，以热耗率作为主要研究对象，整理并分析了以上各个变动工况下系统热耗率的变化值和变化趋势，指出了这些工况变动对汽轮机能耗的影响，并将其与设计值进行了对比研究，验证了模型在变工况条件下计算结果的正确性。