天羿领航自主可控MEMS惯性传感器助力风电机组全方面监测

MEMS 20250713

  • MEMS传感器
  • 加速度传感器

在 “双碳” 目标的驱动下，风力发电作为清洁能源的重要支柱，发展迅猛。然而，风电机组长期运行于复杂恶劣环境，面临诸多挑战。天羿领航自主可控高性能MEMS惯性传感器，凭借卓越性能，为风电机组全方面监测带来可靠解决方案。

风电机组规模庞大，结构复杂，其关键部件如塔筒、叶片、机组传动链与变桨系统等长期受强风、振动、温度变化等因素影响。据权威统计，在 2024 年，因部件故障导致风电机组平均停机时长高达 144 小时（数据来源：《2024年度全球风电产业运行状况深度报告》）。频繁的停机不仅造成了发电量的巨额损失，还使得设备维护成本直线上升，据估算，我国每年因停机带来的经济损失在百亿级别。风电场多建于偏远山区、戈壁荒漠或近海区域，复杂的野外环境使得人工维护、检测成本居高不下。数据显示，每年因风电机组野外运维产生的人工、设备运输、检测费用等综合成本，一个拥有  50  台机组的中型风电场计算，年运维成本便超过千万元。对风电产业的经济效益产生了严重的负面影响。准确及时地监测这些部件状态，对保障风电机组稳定高效运行至关重要。

多维度助力风电机组全方面监测

MEMS惯性传感器凭借体积小、功耗低、精度高、成本可控等优势，已成为风电设备状态监测的关键技术。在风电机组运行中，MEMS惯性传感器能够实时捕捉设备振动、加速度、角速度等多维数据，通过数据建模与算法分析，精准判断设备运行状态。天羿领航，通过自主研发打破国外技术垄断，为风电产业提供了国产化、高性价比的监测方案，不仅降低了设备运维成本，更提升了我国风电产业的供应链安全性与自主可控能力。


1叶片健康监测

EAZ系列叶片低频双轴加速度传感器

叶片低频双轴加速度传感器是一款针对风力发电用于监测叶片在运行过程中的振动信号（挥舞和摆振方向）研制的。该传感器安装在叶片内，靠近叶根处或叶片重心位置拥有摆振和挥舞双轴向振动信号、温度补偿功能、雷电防护设计、具有精度高、性能稳定、可靠性好、带宽高等特点。

指标项

参数

量程

±8g

灵敏度

80±5% mV/g

频率响应

0.01-1000 Hz

分辨率

≤0.5 mg

非线性度

≤1%

输出参数

各轴加速度有效值原始数据

防护等级

IP66

EMC防护等级

Level 4，浪涌冲击达到10KV



2主轴承、齿轮箱(一级传动)、机舱健康监测

低频振动加速度传感器

该传感器基于MEMS技术，产品一致性好、稳定性好、低频响应好，现场部署简便快捷，可适用于恶劣环境。主要用于风电机组振动状态监测，在线监测风电机组的齿轮箱、主轴、机舱、塔筒等关键部件的振动状态传感器将振动信号转化为弱电信号，并送入数据采集器进行进一步的信号处理。

指标项

参数

量程

±10g

灵敏度

340mV/g

频响范围（3dB）

0-1000Hz

非线性度

<1%

防护等级

IP66



3齿轮箱(二、三级传动)、发电机健康监测

通用振动加速度传感器/温振一体变送器

该传感器基于MEMS技术，产品具有带宽高、功耗低、一致性及稳定性好等特点，现场部署简便快捷，可适用于恶劣环境。主要用于风电机组振动状态监测，在线监测风电机组CMS系统中的齿轮箱、发电机等关键部件的振动状态传感器将振动信号转化为弱电信号，并送入数据采集器进行进一步的信号处理。

指标项

参数

量程

±50g/±100g

灵敏度

25mV/g 或 20mV/g

频响范围（3dB）

0-10kHz

非线性度

<1%

防护等级

IP66



4塔筒健康监测

高精度静态倾角传感器

该传感器基于MEMS技术，可实现双轴高精度角度测量，铝合金外壳，体积小、精度高。主要用于实时监测塔基的不均匀沉降量、实时监测塔筒在不同风速不同转速下的倾覆值。

指标项

参数

量程

±10°

综合精度

0.005°

分辨率

0.001°

通讯接口

RS485

防护等级

IP66


    振动倾角复合传感器/双轴晃动倾角传感器

    该振动倾角复合传感器基于MEMS技术，可实现载体动态角度的高精度实时测量，铝合金外壳，体积小、精度高。该产品经过温度补偿、正交补偿、非线性补偿等多种补偿方式后进行数据融合处理，可输出运动载体的姿态数据（俯仰角、横滚角和航向角）或输出载体相对于水平基准面的倾斜度以及3个轴向的加速度有效值原始数据。

    指标项

    参数

    备注

    倾角量程

    ±30°

    动态倾角指标

    动态精度

    0.1°

    分辨率

    0.001°

    通讯接口

    RS422/RS485

    防护等级

    IP66

    加速度量程

    ±4g

    振动加速度指标

    频率响应

    0-100Hz

    分辨率

    ≤0.7mg


    天羿领航自主可控MEMS加速度计在风电机组全方面监测中已展现显著成效。目前公司产品已逐步应用于风电领域，为守护风电机组安全稳定运行，推动新能源事业发展贡献力量。

    延伸阅读：

    《TDK InvenSense惯性测量单元（IMU）IAM-20685产品分析》
    《博世MEMS惯性测量单元（IMU）SMI240产品分析》

    《村田MEMS惯性测量单元（IMU）SCHA634产品分析》

    《消费类MEMS惯性测量单元（IMU）产品对比分析-2022版》

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