油系统对热电厂机组安全运行起着至关重要的作用。随着汽轮机组向着超临界、超超临界的600MW、1000MW等机型发展,“主油泵、油涡轮升压泵”供油系统已成为国内外大型汽轮机供油系统发展的趋势。油涡轮作为“主油泵、油涡轮升压泵”型式油系统中的关键设备之一,对于油系统的稳定性起到关键性作用。然而,迄今为止,我国并没有掌握成熟的油涡轮设计方法,如何按照流体动力性能要求来确定其流道几何参数的方法和理论是亟待解决的技术问题之一。本课题根据“主油泵、油涡轮升压泵”油系统的自主创新研制需求,结合1000MW等级机型油系统国产化研制急需的一系列攻关技术,针对油涡轮的流体动力设计理论与方法、数字化设计技术、多工况的数值模拟与性能预测等进行系统性研究。本文在分析了油涡轮有别于汽轮机、水轮机等其他原动机的工作原理和特殊调节性能的基础上,提出了一套系统的油涡轮设计方法:首先,采用流体动力学数字化方法对油涡轮流道进行初步设计。其次,根据油涡轮各部件的数字化设计模型对油涡轮各部件结构进行参数化设计。最后,对初步设计的油涡轮进行数值模拟和性能预测,在“初步设计—数值模拟和性能预测—修改设计”的迭代过程中遴选出优化方案,以达到设计目标的要求。为了验证本文提出的油涡轮设计方法的可行性将文中的设计理论与方法用于1000MW汽轮机组供油系统自主创新研制,结合1000MW汽轮机组供油系统正常运行工况和加大流量运行工况,不仅设计出了两个满足性能要求的油涡轮,而且缩短了设计周期,降低了开发成本。为了验证油涡轮性能预测方法可靠性,在东方汽轮机有限公司油系统试验台上,对设计出的两个油涡轮所适配的油系统分别进行了真机联动试验。通过对比可以看出,根据数值模拟性能预测结果与试验结果吻合良好,油涡轮的流体动力性能完全满足设计要求。证明文中提出的设计方法的可行性和数值模拟性能预测的可靠性。本文设计出的油涡轮已成功应用到东方汽轮机有限公司自主研发的1000MW汽轮机组的实际工程中,解决了1000MW汽轮机组所配套的关键技术问题,弥补了国内对于油涡轮设计方法和理论研究的空白。同时,对实现油涡轮技术的全部国产化和自主创新,打破国外的垄断,形成我国的自主知识产权等方面有重要意义。