本公开涉及试验装置技术领域，提供了一种压缩机机械运转试验装置及试验测试方法。该压缩机机械运转试验装置使主动轴和从动轴通过齿轮啮合连接组成齿轮转动系统，从动轴安装模拟叶轮，模拟叶轮为盘体结构，且拟叶轮的质量、重心相对于基准平面的位置、对旋转轴的极惯性矩、对垂直于旋转轴的方向的惯性矩与叶轮中的待测叶轮保持一致，使模拟叶轮模拟待测叶轮与齿轮转动系统之间的相互作用，盘体结构在转动时可以忽略气体阻力对转动状态的影响，排除了气体动力学原因引起的振动的干扰，从而使模拟叶轮仅会因齿轮转动系统的耦合问题而产生振动，实现可以判断压缩机的齿轮转动系统是否具有耦合振动问题，提升对压缩机机械运转情况进行检测的准确度。