根据振动诱发原因，水轮机组的振动原因分为三类：机械、电磁、水力脉动。电气及机械的缺陷引起机组振动的机理是由于电磁及机械所产生的激励力的频率与机组转动的频率形成共振致使机组振动，因此在振动理论中可将电磁及机械引起的振动归为激励力的作用，由这类原因引起振动的重要特征是振动频率等于转频或转频的整数倍。而水力脉动所引起的振动是机组振动的主要原因（其也是由于作用于转轮上的激励力所引起的振动），其表示形式如下：

1）水流绕流叶片引起的水力脉动。它包括由于工况不好引起的和叶形不好引起的两种情况。这是最主要、也是最常遇到的激振原因。转频、叶频及导叶频率三个系列的压力脉动均属此类。

2）卡门涡，它只在叶片形状及尺寸不适当时才易出现。

3）尾水管涡带，该形式多发生在螺旋桨式水轮机及转桨式水轮机螺旋桨工况下。

4）蜗壳进水不均匀，流道不对称。

5）其他。如由上述原因激发的其他水力脉动等。原理也是由于上述原因所引起的频率与机组转动频率形成共振而产生振动。

水轮发电机组振动故障的特点还表现在以下几个方面：

1）水轮发电机组振动故障的渐变性。水轮发电机组的转速与其他旋转机械的转速相比明显较低，因此水轮发电机组振动故障的发展一般属于渐变性或耗损性故障，有磨损和疲劳特征，突发的恶性事故较少。如水轮机部件因空化或泥沙磨损等原因导致的振动，这是水轮发电机组振动故障的一个主要特点。正是由于故障的发展有一个从量变到质变的渐进过程，使得利用状态监测和趋势分析技术，捕捉事故征兆，早期预警，防范故障变得相对容易和准确。

2）水轮发电机组振动故障的复杂多样性。水轮发电机组是一个涉及机械、电磁和水力的复杂系统。在机组运行中，除了机械因素外，还有电磁和水力因素的影响，使得机组某些部件产生振动，而且机械、电磁、水力这三者在机组运行中是相互影响的。因此，机组振动可能是机械、电磁、水力三者中的某一个因素引起的单一振动，也可能是几种因素共同作用的耦合振动，振动机理比较复杂，直观判断和简单的测试手段有时还很难找到主导性故障原因。

3）水轮发电机组振动故障的特殊性。整个水电站的设计、施工受地理位置、地质状况和经济技术等多方面的影响，因此每个水电站都是专门设计的。同时水电机组运行条件还会受到电网、水温、气候和现场安装等诸多因素的影响，有些影响是不可预知的。这就使得不同电站，甚至同一电站的不同机组的振动情况很不一样，特殊案例比比皆是。这对通用型故障诊断系统的研究是一个极大的挑战。

为了讨论问题的方便，通常根据水轮发电机组主要三类振源所导致的不同类型的振动分别进行分析研究。

1. 机械原因引起的振动

机组转动部件因不平衡、弯曲或部件脱落等原因造成的振动。

机组对中不良、法兰连接不紧或固定件松动所引起的振动。

机组固定部件与转动部件产生碰摩所引起的振动。

导轴承间隙过大或推力轴承调整不良等原因而引起转子的不稳定运动等。

机械原因引起的振动的机理，振动的各种特征以及对机组的影响都和一般旋转机械的振动没有本质上的差别。值得注意的是，大中型水轮发电机组一般是立轴的，从理论上讲各部导轴承不承受静载荷，轴颈无静偏心，这与一般卧轴的旋转机械不同，所以有些情况不能照搬。

2. 水力原因引起的振动

由于设计或制造的原因，导叶或叶片的出口边产生卡门涡，引起中频和高频压力脉动，其振动频率与导叶或叶片数有关。

叶片进口水流冲角太大，导致叶片头部脱流，形成叶道涡和二次流，引起高频和中频压力脉动，压力脉动的频率为叶片数的倍数。

叶片出口流速的圆周分量过大，在尾水管内产生强烈的旋涡流动，引起低频压力脉动，压力脉动的频率一般为1/6~1/3 转频。

由于转轮止漏装置中的压力脉动，其脉动频率接近转频；在小负荷工况下，许多机组存在一个小负荷振动区，其振动频率略高于转频。

其他一些偶然因素引起的水力共振，如阀门、调速器的液压系统等。

水轮发电机组水力振动的特点是水力振动随工况而变化，当机组的工作水头不变时，水力振动的幅值随流量或负荷的改变而变化；在同样的负荷下，水头的不同水力振动也不一样：在某些条件下，相同的水头和流量的情况下，机组的气蚀系数不同，水力振动也不同。这就使得趋势分析变得比较困难。水电机组水力振动的另一个特点是模型与原型机组之间的换算关系难以确定。当模型和原型相似时，在相应的工况点运行，性能的静态值是可以换算的，如水轮机的效率。而动态值的测量却并非如此，即使是水力相似的系统。在模型水轮机上进行压力脉动测量时，测量的结果是模型和整个试验台系统的特性。通常，力的作用和它的响应之间可以用一种换算关系表达。一座模型试验台只有一个唯一的换算关系，它将产生唯一一种与激振力有关的响应。如果这种换算关系不是唯一的，那么就可能出现激振力的放大或衰减，从而产生与激振不同的响应。由模型的动态响应来预测原型的动态响应，必须确定模型和原型之间的换算关系。通常，水流通道的动态模拟应包括引水管、尾水管和所有有关的边界条件，这实际上是很难达到的。这就使得通过实验室的模型试验来确定原型的水力振动变得比较困难。

3. 电磁力引起的机组振动

发电机定子和转子间气隙不均匀。

转子及磁极线圈匝间短路。

发电机转子主极磁场对定子几何中心不对称等。

这些作用力不但引起发电机转动部分的振动，也将激起发电机定子及支承等固定部件的振动。