水电机组的安全稳定运行一直是全世界水电行业关注的焦点问题之一,尤其近年来大容量水轮发电机组和高水头抽水蓄能电站的建设和投产,使机组的稳定运行问题显得尤为重要。水轮发电机组关键结构部件动载荷的大小是影响机组稳定性的重要因素。为此,本文研究了水轮发电机组重要受力部件的轴向和径向动载荷反演识别技术。通过电站实测与有限元计算等手段从正向研究激励可能引发的系统响应,以动载荷识别手段从反向研究响应对应的激励特性,提出了反演识别水轮发电机组轴向和径向动载荷的新方法,为水轮发电机组的振源识别和故障诊断提供了新的研究手段,并以此为基础,针对实际电站的具体问题,展开了以下三方面的研究：研究并发展了快速确定水轮发电机组转子不平衡质量点相位的新方法,并首次应用动载荷识别技术通过实测和有限元计算反演出了机组下机架受到的径向质量不平衡力,估算出了转子不平衡质量的大小,为配重块加载提供了依据,减少了配重实验次数。对某轴流转桨式水轮发电机组进行了动平衡试验,准确判断出了转子不平衡质量点的相位,并估算出了合理的不平衡质量,通过配重,极大地改善了机组的振动情况,验证了该方法的准确性与实用性。针对某电站水力激励力引起的水轮发电机组上机架共振问题,首次通过实测振动数据和有限元计算结果对机组上机架推力轴承受到的轴向水推力进行了反演计算,为振源识别提供了依据。根据共振分析结果,提出了顶盖加压补气的减振方案,通过补气改变了水轮机流道内特殊压力脉动的频率,使其避开了机组上机架结构的共振频率,为解决水力激励力引起的机组共振问题提供了新思路。研究了迷宫间隙压力脉动对抽水蓄能机组稳定性的影响,发现机组水导摆度、顶盖垂直和水平振动与迷宫间隙压力脉动的频率特性具有强相干性；获得了迷宫间隙内压力脉动的分布规律和主要频率特性,即叶片通过频率及其倍频是其关键频率；采用动载荷识别技术对顶盖受到的轴向力进行了反演计算,并与流动计算结果进行了对比,建立了流动特性与振动响应之间的传递关系,进一步认识了迷宫间隙压力脉动对抽水蓄能机组稳定性的影响机理。