本发明公开了蒸汽压缩机压气叶轮组合式超速试验工具，包括与叶轮配合的定位芯轴、套设于定位芯轴上的垫圈、第一螺母和第二螺母，其特征在于：还包括设置于机床和定位芯轴之间的连接轴，与机床和定位芯轴固定连接，用于超速试验时配重，设置于连接轴和定位芯轴之间的定位销，对连接轴和定位芯轴周向限位；所述定位芯轴背离连接轴的端面与叶轮大端端面配合，轴端与叶轮内孔配合，定位芯轴上设有螺纹段，用于与第一螺母和第二螺母配合；所述连接轴、定位芯轴的轴心线位于同一直线上。本发明还公开了蒸汽压缩机压气叶轮组合式超速试验工具的使用方法，本发明结构简单，通用性强，适用范围广，能满足各种规格叶轮的超速试验。