汽轮发电机组、透平压缩机组、燃气轮机等大型透平机械是支撑国家经济命脉的电力、冶金、石化、航空等行业的关键设备。随着透平机械结构的大型化、复杂化,运行工况愈加苛刻,振动问题频频发生,且振动频率成分愈加复杂和多样化,给振动故障的诊断及抑制带来了巨大困难。如不及时有效抑制透平机械系统的振动,随着时间推移和生产的进行,振动状态会进一步恶化最终导致停车事故,给企业造成巨大的经济损失。如N+1支撑轴系的超超临界汽轮发电机组,该型机组的汽轮机轴系部分的四根转子由五个轴承支承,每根转子都成为了相邻转子的外伸端,转子间振动耦合、相互影响大,给机组现场动平衡和轴系振动故障诊断及抑制带来了非常大的困难。因此,本文以机器故障自愈论为指导,开展了N+1支撑的转子轴系不平衡、轴承座支撑刚度下降等故障特性,以及转子-轴承系统振动靶向抑制的理论与实验研究,为透平机械系统转子轴系的现场故障诊断及振动主动抑制提供理论和方法支撑。论文的主要工作如下：(1)介绍了透平机械动力学系统建模的相关理论及方法,综述了国内外学者在透平机械转子动力学、振动故障特性分析及主动控制方面的研究现状和发展趋势。(2)以N+1支撑结构的转子轴系系统为研究对象,建立了两转子-三支承系统有限元模型,计算了该模型的临界转速及模态振型,分析了两转子-三支承系统的不平衡响应特性。采用商用软件,完成了百万千超超临界汽轮发电机组N+1支撑轴系的有限元动力学建模,对该种轴系的动力学特性及不平衡、轴承座支撑刚度下降等振动故障进行了仿真分析,揭示了该轴系轴向不同位置不平衡激起的轴系振动响应特性及转子间的相互作用规律,以及轴承座支撑刚度下降对轴系振动的影响规律。(3)阐述了透平机械系统振动故障靶向抑制。借鉴当代医学的基因靶向技术,论述了透平机械振动故障靶向抑制,并从能量流、信息流和物质流三个层面,对透平机械振动故障靶点进行了描述,为实现透平机械振动故障的靶向抑制提供了理论基础。(4)以12磁极电磁给力器为对象,采用理论推导和实验验证的方式研究了电磁给力器电磁力的特性,分别建立了虑及磁场损失和转子振动位移的电磁给力器电磁力的计算模型,并对两种电磁力计算模型中参数进行了识别,给出了电磁力和气隙/电流的表达式。考虑了磁场损失和几何结构变形等影响因素,推导了虑及磁损、铁损及铜损的电磁给力器电磁力与气隙/电流的计算公式；考虑设备运行中因振动引起转子偏心的因素,推导了基于转子振动位移的电磁给力器的电磁力计算公式,并应用最小二乘法对公式中的参数进行了识别；在此基础上,搭建了电磁给力器电磁力实验装置,进行了实验研究,实验结果表明两种电磁力公式的计算值与实验测量值基本相符。(5)以透平机械振动故障靶向抑制为指导,针对透平机械转子-轴承系统的不平衡及多频振动故障,开展了转子-轴承系统振动故障的主动抑制研究。提出了一种基于比例-微分(PD)反馈的转子-轴承系统不平衡振动故障快速、无超调靶向抑制方法。采用PD反馈对转子施加电磁力,改变转子-轴承系统的刚度和阻尼,实现对转子-轴承系统的不平衡振动主动抑制。基于前馈控制原理,提出一种转子-轴承系统多频振动的靶向抑制方法。该方法采用电磁给力器产生具有与转子振动频率相匹配的多频旋转电磁抑制力作用到转子上,将整周寻优及快速寻优两种寻优策略应用到电磁给力器控制电流的多个频率成分的参数寻优上,以获取控制信号参数,使施加的多个频率成分的电磁力能够削减转子的多频振动幅值,实现转子系统多频振动的主动抑制。并搭建实验装置进行实验研究,结果表明所提出的方法能够实现透平机械不平衡振动故障及多频振动故障的实时靶向抑制,效果明显,为解决透平机械系统转子的现场振动问题提供了新的方法和解决措施。