随着水轮发电机组单机容量和结构尺寸的日益增大，机组运行的稳定性成为亟需研究的科学和工程问题。深入分析水轮发电机组振动的机理能够更好的保证其运行的可靠性，有效避免或者减轻振动故障对机组可能产生的危害。本文旨在对水轮发电机组主要部件的振动问题进行有限元动力学特性分析，并将对水轮发电机组振动问题的研究应用于故障诊断系统中，实现智能化的故障诊断方式。针对水轮发电机组的共振问题，本文首先阐述了有限元法的基本思想以及求解过程，并探讨了结构动力学分析的基本理论，为研究水轮发电机的振动特性提供了可靠的理论依据和核心思路；通过三维可视化设计软件实现对转轮及主轴的精细化几何建模，并应用高级编程语言APDL实现对发电机上机架的参数化建模；引入大型有限元分析软件ANSYS实现了水轮发电机组主要部件的前20阶固有频率和对应的模态振型计算的全过程；根据计算结果分析各部件固有频率值以及其自振特性，计算常见的激振源频率，并结合水轮发电机组主要部件固有频率进行分析，研究机组发生受激振而出现共振现象的可能性。本文还深入研究了专家系统的基本组成和分析流程，将其应用于对水轮发电机振动问题的故障诊断，并设计开发了水轮发电机组故障诊断专家系统，进而对该系统进行了验证及功能展示。本文的主要研究成果能够为水轮发电机组避免或预测共振提供理论依据，为水轮发电机组振动故障专家系统知识库添加规则提供定量化的方法。