根据当前国内外市场信息反馈,进一步提高高背压反动式工业汽轮机的排汽压力是提高汽轮机节能的一个趋势。课题以杭汽轮新产品开发项目为依托,以期突破现有设计准则,开发出能承受更高排汽压力的高背压机排汽缸结构。为此,本文将有限元法、多物理场热固耦合法以及非线性接触计算理论相结合,以机组最高进汽参数对准则工况与超准则工况分别进行水压试验和稳态运行条件模拟计算,找出排汽参数提高后原基础结构的各个薄弱环节,为结构改进提供理论依据。本文主要研究内容及研究成果如下：1.准则工况强度计算。结果表明,各部件结构强度与汽缸法兰中分面汽密性等计算结果与基础机型HG32/20的初始设计准则相符,说明计算过程与参数取值基本符合实际情况,证明了计算方法的准确性；2.超准则工况强度计算。结果表明,水压试验模拟计算中除了后轴封汽密性略显不足外,其他基本都能满足要求；而对于稳态运行模拟,相比准则工况,排汽参数提高后排汽缸强度安全裕量由3.16下降至2.42,螺栓最高屈服百分比由73.4%上升到了76.1%,后轴封最大接触间隙则由0.047mm扩大到了0.082mm,各项数据均已超过设计准则,会给汽轮机的运行安全性与经济性带来严重影响；3.结构改进与验证。针对超准则工况下的基础结构薄弱环节,采取增加排汽缸局部应力不足区域的壁厚、更换螺栓材料、调整螺栓大小及位置等措施以进行结构改进,经计算验证改进后的排汽缸强度安全裕量为3.08,螺栓屈服百分比最大为73.6%,后轴封接触间隙值只有0.04mm,各项数据均满足设计准则,证明改进结构满足项目开发的各项性能指标。