随着计算机软硬件水平的提升、控制理论的发展、核电厂热工水力模型的完善,核电厂模拟机在操纵员的培训,核电厂运行状态的监测与测试,数字化仪控系统的调试中发挥着越来越大的作用。目前我国已经确定将第三代AP1000核电技术作为未来的主流路线,并且在引进消化吸收再创新的基础上推出CAP1400以实现国家核电出口战略,届时势必要求拥有自主知识产权的核电厂模拟机,而所开发模拟机的先进性与可靠性取决于热工模型与控制逻辑的准确性等方面。基于此,本文以第三代AP1000核电厂二回路汽轮机设备为研究对象,对汽轮机的热工模型和控制逻辑进行了相应研究。首先本文以国际上成熟通用的两流体系统分析程序RELAP5对核电厂汽轮机系统进行热工建模,完成满功率稳态调试工作;使用国家核电软件中心开发的COSINE程序,建立高压缸和低压缸本体热工模型,并将稳态计算结果与RELAP5程序和设计值进行了对比,初步验证COSINE汽轮机部件模型的准确性。在汽轮机控制系统方面,首先完成AP1000汽轮机控制系统组态建模,并对所涉及的控制模式进行逻辑验证,通过设计相关算例得到不同控制模式下所需控制阀门开度变化曲线,初步验证了控制系统准确合理。另外将其与CPR汽轮机控制系统进行对比,发现二者在冲转模式、流量限值等方面具有不同之处。在上述工作的基础上,利用实验室仿真平台完成汽轮机热工程序和控制系统的耦合,实现了汽轮机线性升降负荷、阶跃升降负荷、外电网负荷丧失及停机等工况仿真模拟,通过分析汽轮机实际负荷、实际转速、主蒸汽流量、高压缸和低压缸各级压力变化等热工参数,瞬态过程基本不发生超调和震荡,表明现有汽轮机控制系统能够较好地实现和热工模型的耦合,且控制系统作用良好。所得结果为后续基于COSINE汽轮机热工模型和控制系统的仿真模拟提供参考。最后,本文针对核电厂模拟机应用于电厂DCS系统调试,应用LABVIEW程序开发了电厂DCS系统数据采集板卡与仿真平台之间进行数据通讯的工具,且该工具能够实现通讯量所在板卡位置信息在程序前面板实时显示,增加了友好性。并以汽轮机自动负荷控制模式为例,给出汽轮机DCS控制系统调试过程中的基本步骤,构建了一个用于汽轮机控制系统的调试工具,拓展了核电厂汽轮机仿真的工程应用价值。