凝汽器真空是汽轮机实现优化经济运行的最主要可控参数之一，深入研究凝汽器的工作机理和非设计工况的运行特性，优化系统设计，建立、开发更符合工程实际要求的凝汽器运行监测和故障诊断模型，对提高机组经济运行水平有着重要的理论意义和工程实用价值。 本文从微观与宏观、过程与结果两方面解释了凝汽器真空的形成机理，研究了不凝结气体和抽气设备的工作能力对凝汽器工作性能的影响，提出了空气冷却区移动边界的凝汽器非设计工况(0ff-design)运行特性分析的新概念，指出抽气设备的工作能力变化直接引起空气冷却区边界和主凝区面积的改变，从而影响凝汽器的真空和凝结水的过冷度，抽气设备的作用不仅仅是传统观念上维持凝汽器真空，而在确定凝汽器真空方面起着决定作用，现代凝汽器的抽气设备应是可调、可控，自适应漏入空气量的变化，使之实现优化运行。为解决国产现役机组抽气设备能耗大、用水量多的突出问题，提出了射汽——射水联合抽气器和基于NASH两级压缩预冷凝水环式真空泵的改造方案，建立了抽气系统改造设计的数学模型和计算方法。基于换热器传热单元数分析模型，研究了以换热效能为指标的凝汽器传热面脏污运行监测数学模型，消除了蒸汽负荷变化对传热面清洁度运行监测的影响。基于凝汽器的运行功能和工程实际，提出了监测凝结水含氧量、凝汽器水室循环水压差、循环水进出温度、凝汽器喉部进口蒸汽温度、凝结水温度和抽气口汽气混合温度的电站凝汽器运行监测与故障设计模型。文中通过仿真计算，验证了提出方法的正确性和实用性。