在機組運行時，如果各種參數都等於設計值，則這種運行工況稱為設計工況。機組在設計工況下運行時效率最高，因此設計工況又稱為經濟工況。同樣，在機組運行時，如果各種參數都等於額定值，則這種工況稱為額定工況。一般中、小型汽輪機組在進行熱力計算時，所依據的各種參數和設計值都低於額定值。而目前大型汽輪機組的熱力計算工況多取為額定工況，這樣機組的設計工況和額定工況就成為同一個工況了。但在機組運行過程中很難嚴格保持設計工況，即各運行參數總要或多或少地偏離設計值，這種與設計工況不相符合的運行工況稱為機組的變工況。
當機組變工況運行時，進入汽輪機的蒸汽流量和蒸汽參數的變化，將引起各流通級壓力、溫度、焓降、效率、反動度以及軸向推力等的變化。這不僅影響汽輪機運行的安全性，而且還會影響其運行的經濟性。
第一節 蒸汽流量變化對汽輪機運行的影響
一、蒸汽流量變化對通流級組前後參數的影響
當進入汽輪機的蒸汽流量發生變化，且級組內各級的噴嘴或葉片中流動的蒸汽，其流速未達到臨界值時，級組前後的壓力、溫度及流量三者之間的關係可用弗留格爾公式表示，即
當進入汽輪機的蒸汽流量變化時，如果級組內某一級或某一級的噴嘴或葉片中的蒸汽流速達到或超過臨界流速時，則級組前後的壓力、溫度及流置三者之間的關係可用下式表示：
在汽輪機變工況時，級前的蒸汽溫度通常變化很小，因而可以認為對凝汽式汽輪機，級組後的壓力（即排汽壓力）相對級組前的壓力（除最末幾級外）來說，在變工況前後都很小。因此，當級組內級數較多或者在凝汽式汽輪機中距最末級在三級以上時，不論蒸汽在噴嘴或葉片內的流速是否達到臨界狀態，弗留格爾公式都可以簡化為即可以近似地認為級前壓力與流量成正比。這樣，機組運行人員就可利用這個關係式，通過各監視段壓力來有效地監視流量變化的情況。
二、級組中蒸汽流量與焓降的關係
如將蒸汽近似地當作理想氣體，則汽輪機任一級的理想焓降可以用下式表示：是最末一級的級前壓力隨著流量增大而增加，而級後壓力是由凝汽器的工況所決定的，基本上保持不變，故此級的焓降增加最多。所以，當汽輪機的進汽量增加時，末級葉片最容易超過設計允許的負荷。
在設計工況及變工況下，一般最末級都處於臨界狀態，除之最末級外，其它各非調節級的焓降均基本不變。隻有當蒸汽流置減少很多而使末級處於非臨界狀態以後，末級前的各級焓降才開始減小。在汽輪機空轉時（蒸汽流量相當於額定值的5-10%），即使是高壓各級，其焓降也已大幅度減小了。
三、配汽機構對焓降變化的影響
對采用節流調節的機組，所有進入汽輪機的蒸汽都經過一個或幾個同時啟閉的節流閥/流向第一級噴嘴。通流部分沒有單獨的調節級，第一級即為全周進汽。
在設計工況下，節流調節閥全開，汽輪機理想焓降達到最大值。當負荷降低時，調節閥關小，減少汽輪機的進汽量。新蒸汽在節流閥中受到節流作用，因為節流是等焓過程，隨著流量的減少，第一級前的壓力和級組的理想焓降都隨之減小。但在低負荷時，汽輪機理想焓降的減小並不是很大的。當蒸汽流量減少到額定流量的50%及25%時，對中壓凝汽式機組來說，汽輪機理想焓降隻減小7.7%及146%；高莊凝汽式機組隻減小7%及13%。由此可見，當采用節流調節方式時，減少汽輪機功率主要是靠蒸汽流量的減少而不是理想焓降的減小。雖然如此，節流調節畢竟要存在節流揮失，降低了汽輪機的相對內效率，故較少采用。
由於采用節流調節方式時，汽輪機第一級通流麵積不隨工況變動而改變，因此，如不考慮回熱抽汽量的影響時，可把包括第一級在內的整個汽輪機當作一個級組。這時，第一級前壓力與流置成正比。由此可見，采用節流調節的汽輪機，其第一級的變工況特性與中間各級相同，可以應用前麵討論的級組變工況原理來分析整個汽輪機的變工況問題。
當采用噴嘴調節方式時，新蒸汽經過全開的主汽閥後，再經過幾個依次開啟的調節閥，分別通向汽輪機的第一級——調節級。每一個調節閥控製著調節級的一組噴嘴。在升負荷過程中，各調節閥按設計好的順序依次開啟。反之，當負荷減小時，各調節閥依次關閉，所以在部分負荷時，隻可能有一個閥門處於部分開啟狀態，即隻在這個部分開啟的調節閥中才存在節流損失。因此，在低負荷時，噴嘴調節方式比節流調節方式效率高，從而噴嘴調節方式得到了廣泛的應用。
噴嘴調節方式主要是依靠改變調節級的通流麵積（亦即改變部分進汽度），以改變蒸汽流量來達到改變負荷的目的。
噴嘴調節的特點可歸納為以下幾個方麵：
（1）汽輪機運行中各調節閥的開啟情況取決於負荷的大小。在汽輪機啟動和帶負荷過程中，各調節閥按規定的次序依次開啟，減負荷和停機過程中則依相反的次序關閉。
（2）各調節閥前的壓力都相同，不隨流量的變化而改變。
（3）調節級室（即非調節級組前）的壓力對各噴嘴組都是相同的。
（5）每一個調節閥全開時，所能通過的最大流置彼此不一定相等。一般第一個開啟的閥門較其餘的大些，相應第一組噴嘴數目也多些，所能通過的最大流量也較大。最末一組調節通常是在流量超過設計工況時開啟，其噴嘴組的麵積根據需要確定。
不論調節級的理想焓降A。減小還是增大，都將引起速度比a/q的變化，從而引起調節級相對內效率的下降和調節級後溫度的改變。隻有當蒸汽流量減小到隻由第一個調節閥單獨控製時，由於噴嘴前壓力屍。和噴嘴後壓力/都隨流量成比例地減小，級的壓比不再發生變化，級的理想焓降才能保持不變。這時調節級的效率也就基本上保持為一個常數而不再繼續下降了。
根據以上分析，對於采用噴嘴調節的凝汽式汽輪機，當流量變化時，在一般情況下，可以認為非調節級的焓降不變。因此調節級焓降和最末級焓降之和保持為一個常數。當工況變動時，隻在調節級和最末級之間重新分配焓降，即最末級焓降增加時，調節級焓降減小；當最末級焓降減小時，調節級焓降增加。當機組在低負荷下運行時，噴嘴調節方式比節流調節方式的效率高，而且效率比較穩定。但是在變工況時，噴嘴調節的高壓部分，尤其是調節級蒸汽溫度變化較大，從而使調節級所對應的轉子和汽缸壁產生較大的熱應力。所以在改變機組負荷利，必須注意調節級處汽缸金屬溫度不能超過定值，否則將會嚴重損害機組使用葑命。而對於采用節流調節的汽輪機，進汽部分溫度比較均勻，而且第一級的變工況特性與中間各級相同，負荷變化時不至於引起過大的熱應力和熱變形。
為了同時發揮節流調節和噴嘴調節方式的優點，在一些機組上采用了節流一噴嘴聯合詢節方式。例如國產50MW，100MW凝汽式汽輪機以及Nl25—135/550/550型汽輪機等都曾采用過節流一噴嘴聯合調節方式，即第一和第二調節閥同開啟。這兩個調節汽閥所控製的噴嘴組分別在上、下汽缸對稱布置。這樣，在機組啟動時上、下汽缸同時進汽，可使汽缸受熱比較均勻，同時也有利於減小上、下汽缸的溫差。待第一、二兩個調節汽閥接近全開以後，第三個調節閩開始開啟。當第三個調節閥接近全開時，機組便能夠帶額定負荷，此工況也就是設計工況。當遇到新蒸汽參數降低或凝汽器真空下降等情況，汽輪機的進汽量超過設計工況時，才開啟第四個調節汽閥。
四、級組中蒸汽流量與反動度的關係
蒸汽流置變化時，級的理想焓降在噴嘴和葉片中的分配比例發生變化，即級的反動度發生了變化。為了掌握汽輪機軸向推力以及各通流級的工作情況，必須首先搞清楚級的反動度的變化規律。為便於理解，首先分析一下工況變化時，速度三角形的變化情況。