大型抽水蓄能电站通过可逆式水泵水轮机可以进行抽水和发电双向运转,在电力系统中起着削峰填谷、大规模储能等重要作用。原型水泵水轮机为了满足调峰以及配合可再生能源并入电网的需求,需要经常偏离于额定负荷和额定水头运行,使得机组更容易出现大幅度振动等异常现象。因此对机组内部流动机理的研究具有十分重要的科学价值,并为减小由内部流动引起的机组振动、压力脉动以及流道结构优化设计等提供科学依据。本文以原型水泵水轮机为研究对象,分别研究了发电、抽水以及空转状态时顶盖和上、下机架测点的振动机理,其中重点讨论了发电工况顶盖测点振动数据随负荷以及水头的变化特征,并讨论了抽水以及空转状态时,扬程和励磁电流对顶盖以及上、下机架振动的影响。主要的研究结论如下:第一,本文发现当原型水泵水轮机运行在发电工况时,顶盖测点的振动主要由过流部件压力脉动引起,负荷对振动影响很大。具体来说,根据顶盖测点在各负荷下的振动强弱以及振动主频提出了将整个负荷区间划分为三个区域讨论,详细阐述了三个区域内的振动特征。另外水头影响上述的三个区域中具体负荷分布情况,但基本不影响各区域中的振动特征及主频。第二,当原型水泵水轮机运行在抽水工况时,顶盖测点的振动主要由过流部件压力脉动和转子转动时自身的机械因素共同引起,扬程对顶盖振动的影响很小。第三,当原型水泵水轮机运行在变励磁空转状态时,压力脉动起源于静止。导叶与旋转转轮之间的无叶区内,励磁电流对机组压力脉动的影响很小。最后,原型水泵水轮机上、下机架测点振动主要由转子转动时自身的机械因素引起,水力因素、负荷、水头、扬程以及励磁电流对上、下机架振动的影响可以忽略不计。