本发明公开了一种水轮发电机组主轴中心补气阀试验装置及试验方法，该装置包括支撑组件、模拟动作组件和数据测量组件；支撑组件包括可调支撑杆组件和支撑盘；模拟动作组件包括贯穿支撑盘的拉杆，拉杆底端连可拆卸接过渡盘；数据测量组件包括位移传感器支架、位移传感器和拉力传感器，位移传感器、拉力传感器与数据处理单元电连接，数据处理单元将检测数据处理后输出到所述显示屏上。本发明提供的试验装置及试验方法，通过模拟补气阀在机组运行时的开启及关闭过程，测量补气阀动作力值、开度、关闭和开启时间等数据，绘制补气阀开阀开度与真空度关系曲线以及补气阀闭阀开度与闭阀时间的关系曲线，实现了定性、定量检测补气阀性能的目的。