目前我国能源供需日趋紧张、用电需求量日益增大,用电结构也发生了很大的变化,因此机组经常处于变工况乃至深度变工况运行中。与此同时电力行业节能问题正受到越来越多的关注。因此需要对汽轮机进行详细的变工况计算从而得出在工况变化时汽轮机的运行经济性,进而达到优化运行实现节能降耗的目的,但目前机组变工况理论明显滞后,已经成为影响电厂安全经济运行、实现现代化管理的主要制约因素之一。汽轮机变工况计算的基础是级变工况,而级变工况难点是末级变工况计算。用统一的解析函数进行级的变工况计算是不可能的。本文首先研究了级喷嘴压比和整级压比与级流量之间的关系,根据背压降低时喷嘴先达到临界状态还是动叶先达到临界状态,将级的类型分为Ⅰ、Ⅱ和0三种类型的级并推导出级流型判别准则,并研究在实用变工况范围内蒸汽轮机级的类型与级的设计几何参数之间的关系。分别求出各个类型级和级组的临界压力比,结合一个级组内各级在某一工况下的压力比,便可以判断级组内有无一级达到临界。本文在变工况计算中用整级彭台门系数来代替喷嘴彭台门系数以简化运算,并证明在正常运行工况时,此改变对效率的影响很小,在工程计算中完全可以适用。验证了加入了级临界压力比的改进型Flugle公式的正确性,即其不仅能够应用于中间级的计算,而且可以应用于末几级的计算,乃至末级的计算(非超临界工况),而且误差很小,精度较高。通过应用改进的Flugle公式对汽轮机中间级进行顺序变工况核算,在计算排汽焓时以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点,根据初始假定的末级流量和现场实际的末级前热力状态和背压,用汽轮机变工况流型判别准则,判别级的流型,然后从末级前参数开始顺序进行一次级的变工况核算,得到新的排汽焓和排汽干度,最后算得机组的排汽焓。最后本文通过对火电厂热力系统变工况运行条件下系统各种运行环境参数应达值的确定,结合火电厂热经济性状态方程,确定出机组在不同运行条件下的主蒸汽压力的最优值。代入到顺序变工况计算中就可以得到各级的参数应达值。并将上述所有计算方法应用到SIS系统的性能计算和能损分析中,对热力系统的主要热经济性指标进行实时的在线计算,对影响机组热经济性的运行参数进行连续监督和分析,实时诊断机组的运行能损的分布情况,定量计算这些偏差所引起的能量损失并分析导致这些损失的原因,使机组经济运行。