随着大量高参数、大容量核电机组在我国的陆续投运,机组安全稳定运行的重要性远超常规发电机组。本文对汽轮机变工况级组压力计算经典公式弗留格尔公式做了相关改进,并针对某1400MW核电汽轮机组进行了系统结构和参数的优化设计工作,具体内容包括:首先,针对核电汽轮机高压缸蒸汽湿度较大的情况,对实际气体方程做了一定改进,并将其代替理想气体方程运用到弗留格尔公式的推导过程中,建立了更为合理的弗留格尔改进型计算模型。计算结果表明,本文提出的改进型公式有效地解决了蒸汽湿度过大的级的变工况计算精度问题。其次,对1400MW核电汽轮机进行了热力系统结构优化设计研究。从回热系统疏水方式和给水加热器回热级数两方面设计了四种系统结构改造方案,采用热平衡法对机组热经济性指标进行了定量的计算,并结合系统设备结构的复杂性和运行安全的可靠性将四种方案与原方案进行了对比分析,提出了1、2号低加增设疏水冷却器的改造建议,不仅提高了系统的热经济性,还对系统的安全运行有好处。然后,以改善低压缸的蒸汽湿度为目的设计了该核电机组的二次再热系统方案。计算研究表明,由于二次再热点的压力较低,导致吸热平均温度下降,采用中压缸第一级抽汽作为二次再热蒸汽时,低压缸的排汽干度提高了1.6%,但机组热耗率增大了0.21%;采用高压缸排汽作为二次再热蒸汽时,低压缸的排汽干度提高了0.59%,但机组热耗率增大了0.30%。因此,在当前的参数状态下,核电机组采用二次再热是不合适的。最后,采用传统热量法和遗传算法以及粒子群算法,以热耗率最小为目标,基于MATLAB程序对高压缸分缸压力和两级再热中间点温度两个方面进行了参数优化研究,探求分缸压力及中间点温度值对机组出力及热耗率的影响。其中,采用热量法建立了目标函数,分别采用遗传算法和粒子群算法实现了对目标函数的寻优。本文对热力系统的节能改造及经济运行具有重要的指导意义,可为热力系统的节能改造提供定量数据支持。