随着能源结构调整和社会用电结构的进一步转变,峰谷差日益扩大,电网要求大容量火电机组具备更快的启动和负荷变化的调峰能力。而调峰时频繁的启停机和变负荷工况下蒸汽参数会剧烈变化,转子内部由于滞后性温度分布不均,产生的交变热应力长时间作用后会对转子产生低周疲劳损伤,严重威胁机组安全。因此,实时监测汽轮机转子的热应力和疲劳损伤对于保证机组安全运行、研究机组启动、变负荷优化、提高机组的响应速度具有重大的意义,对于大容量火电机组健康管理和维护具有积极的作用。针对大型火电机组汽轮机转子热应力实时监测和损伤评估问题,开展了以下研究工作:（1）分别推导了能够快速计算的一维递推算法、一维差分算法和二维差分算法和计算精度高的有限元法计算公式,并分析了各自的优缺点和稳定性条件。（2）利用有限元分析软件Ansys分析了汽轮机高中压转子在冷、热态启动工况下的温度分布和热应力变化特点,确定了应力值较大的危险点作为在线计算的监测点。利用二维差分模型计算了监测点随启动时间变化的热应力并与有限元结果进行对比,验证了算法的精度。（3）基于损伤理论结合二维差分法快速计算的特点建立了在线评估疲劳损伤的模型,通过例子计算并与厂家给出的设计寿命损耗作对比验证了模型的精确性。分析了变负荷工况温度和应力变化,结合运行规程和疲劳损伤情况给出了变负荷过程的优化方法。（4）基于目前被广泛应用到机械寿命预测领域的神经网络算法,利用LSTM神经网络建立了汽轮机转子热应力的预测方法,该方法能够学习到长时序序列的深度信息,挖掘数据之间的相关性。以冷态启动工况为例预测了危险监测点的转子热应力,并与原始数据对比验证了模型的可行性。以上述研究为基础,以国产600MW亚临界汽轮机高中压转子为研究对象,采用二维差分法和有限元法详细分析了转子在冷、热态启动和变负荷过程中的温度分布和应力变化特点,验证了差分模型和评估模型的精确性。此外,为了进一步缩短变负荷运行时间以满足机组快速响应电网的调峰需求,针对变负荷过程在分析热应力和寿命损耗的基础上给出了优化方案,取得了较为满意的结果。