水电作为清洁的可再生能源,以其巨大的潜在资源,越来越受到电力行业的重视。开发水轮机组状态监测及相关技术,实施状态检修,提高水轮机组运行的稳定性和可靠性,是电力行业发展的内在要求。论文设计开发了一套水轮机组振动状态监测系统和基于传递矩阵的转子动力学分析程序;设计制作了转子动力学试验台并进行了转子动力学试验。水轮机组振动状态监测系统主要由硬件和软件两部分组成,具有信号调理、数据采集、状态参量实时显示、数据存储以及数据分析等功能,可用于32通道信号的监测。数据采集板卡的设计采用两片四通道同步采样芯片AD7865实现八通道信号同步采样,并采用双SRAM交替存储模式实现任意时间长度的连续采样,能够完整、准确的捕获突发性瞬态特征信号,提高了监测的可靠性。数据分析应用了常见的时域和频域分析、轴心轨迹图、瀑布图等信号分析方法以及动平衡试验分析模块进行分析。该系统亦可用于汽轮机等其他旋转机械的状态监测与分析。基于传递矩阵的转子动力学分析程序为转子系统的设计和状态优化与调整提供参考。分析程序采用Matlab语言实现。设计制作的转子试验台具有转速连续可调、转盘位置可变和可以人为安装偏心质量的功能。在此试验台上完成了转子变速测试和柔性转子动平衡试验,测得该试验台转速在300-6000 r/min状态下转轴的振幅--转速曲线,利用监测系统的数据分析软件分析得到了转子系统的一阶临界转速,这与转子动力学分析程序分析得到的临界转速值吻合。在监测系统动平衡试验分析模块的指导下,动平衡试验对初始不平衡的柔性转子进行了动平衡配重,动平衡之后在1200r/min、2000r/min和3000r/min三个平衡转速状态下振幅分别下降了60%、20%和37.5%。