Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Bảo dưỡng – Sửa chữa máy nén khí (Mã mô đun: CK19MĐ07) được ban hành theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do tập thể giảng viên tổ bộ môn Cơ khí – Động lực biên soạn, gồm Chủ biên Lê Duy Nam cùng hai thành viên Bùi Việt An và Nguyễn Thành Danh, phục vụ đào tạo nội bộ cho ngành nghề Cơ khí thiết bị dầu khí và Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp.

Trong khung chương trình đào tạo, mô đun CK19MĐ07 là học phần chuyên môn bắt buộc thuộc khối kỹ năng nghề, có khối lượng 4 tín chỉ với tổng thời lượng 90 giờ. Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở (Hình học họa hình, Vẽ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, Dung sai, An toàn vệ sinh lao động) cùng các mô đun kỹ năng ban đầu (Gia công cắt gọt kim loại, Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp, Sửa chữa bảo dưỡng bơm). Học phần này cung cấp nền tảng kỹ thuật bắt buộc trước khi sinh viên bước vào học phần Bảo dưỡng sửa chữa động cơ đốt trong (CK19MĐ08) và Thực tập sản xuất (CK19MĐ09).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình xác định rõ theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Chuẩn kiến thức (A1 - A4): Trình bày phân loại, cấu tạo, nguyên lý vận hành các nhóm máy nén khí công nghiệp; đọc hiểu các bản vẽ kỹ thuật, sơ đồ hệ thống phân phối khí, hệ thống bôi trơn, làm mát và điều chỉnh năng suất.
  • Chuẩn kỹ năng (B1 - B4): Thực hiện quy trình tháo lắp, kiểm tra, xác định sai số cơ học, sửa chữa chi tiết và vận hành an toàn các hệ thống máy nén khí piston cỡ nhỏ, vừa và các trạm nén khí chuyên dụng.
  • Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 - C2): Hình thành phương pháp làm việc kỹ thuật khoa học, kỹ năng phối hợp nhóm, tuân thủ quy chuẩn an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong môi trường áp lực cao.

Cấu trúc giáo trình phân bổ 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận xưởng và 4 giờ kiểm tra định kỳ. Nội dung giáo trình tiếp cận trực tiếp từ mô tả kết cấu tĩnh - động, nguyên lý nhiệt - khí động lực học đến quy trình bảo dưỡng thực tế trên các dòng máy mẫu công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN CK19MĐ07
                                  (Tổng số: 90 giờ)
                                          │
    ┌──────────────────┬──────────────────┴──────────────────┬──────────────────┐
    ▼                  ▼                                     ▼                  ▼
┌──────────────┐ ┌─────────────────────────────┐ ┌──────────────────────┐ ┌──────────────────────┐
│    BÀI 1     │ │            BÀI 2            │ │        BÀI 3         │ │        BÀI 4         │
│  Tổng quan   │ │   Máy nén khí kiểu Piston   │ │  Máy nén khí Rotor   │ │  Máy nén khí Ly tâm  │
│  (05 giờ)    │ │          (55 giờ)           │ │       (15 giờ)       │ │       (15 giờ)       │
└──────────────┘ └─────────────────────────────┘ └──────────────────────┘ └──────────────────────┘

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giảng dạy được tổ chức thành 4 bài học chuyên đề theo tiến trình logic từ tổng quan phân loại đến từng nhóm kết cấu máy chuyên biệt:

Bài 1: Khái niệm chung về máy nén khí và trạm máy nén khí (5 giờ: 4 giờ lý thuyết, 1 giờ thực hành)

Bài mở đầu hệ thống hóa các phương thức phân loại máy nén khí theo:

  • Cấu tạo (piston, rotor, ly tâm, hướng trục);
  • Nguyên lý nén khí: nhóm biến đổi động năng (dòng khí gia tốc lớn chuyển đổi động năng thành áp suất) và nhóm giảm thể tích chứa (khí được nén trong không gian kín thu hẹp dần);
  • Cấp áp suất: áp suất thấp ($2 - 10\text{ kG/cm}^2$), trung bình ($10 - 100\text{ kG/cm}^2$), cao ($100 - 1000\text{ kG/cm}^2$) và siêu cao ($> 1000\text{ kG/cm}^2$);
  • Phương án dẫn động: động cơ đốt trong (xăng, diesel), động cơ điện (1 pha, 3 pha), turbine hơi/khí;
  • Năng suất: thấp ($0{,}04 - 10\text{ m}^3/\text{phút}$), trung bình ($10 - 100\text{ m}^3/\text{phút}$) và cao ($> 100\text{ m}^3/\text{phút}$);
  • Cấp số nén: 1 cấp, 2 cấp đến nhiều cấp;
  • Khảo sát kết cấu trạm máy nén khí cố định và di động (trên khung kéo bánh lốp, máy kéo bánh xích).

Bài 2: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí piston (55 giờ: 53 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra)

Nội dung chiếm dung lượng lớn nhất trong mô đun, bao gồm:

  • Khảo sát chi tiết kết cấu: các te gang, xilanh (làm mát bằng không khí hoặc áo nước), nhóm piston (piston gang/nhôm, chốt thép carbon/hợp kim, xéc măng khí và xéc măng dầu bằng gang xám mạ Crôm xốp), nhóm thanh truyền thép C40-45 tiết diện chữ I (bạc đầu nhỏ bằng đồng, bạc đầu to phủ hợp kim ba bít), trục khuỷu thép C35-C50;
  • Cơ cấu phối khí: van đĩa cầu, van lá đàn hồi, van dòng thẳng hạn chế lực cản;
  • Hệ thống bôi trơn (vung té dùng thìa múc dầu, cưỡng bức dùng bơm bánh răng), làm mát khí nén qua bình làm mát trung gian và xả chất ngưng tụ, bình chứa khí nén, van an toàn và van một chiều;
  • Hệ thống điều chỉnh năng suất: phương án mở cưỡng bức van nạp (như trên trạm $\text{ĐK-9M}$), mở thông ống xả cấp 2 về khí quyển, tiết lưu nạp, thay đổi không gian chết và ngắt mở mạch điện tự động;
  • Cơ cấu truyền động: hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng tỉ số $1:9$ (máy $\text{ЗИФ-55}$) và bộ ly hợp ma sát khô 1 đĩa;
  • Quy trình đo kiểm dung sai, xác định độ mòn lòng xilanh, độ côn/méo cổ trục khuỷu, khe hở xéc măng và phương án sửa chữa phục hồi theo 4 cấp code ($0{,}25\text{ mm}$/code);
  • Thông số kỹ thuật và thực hành chuyên sâu trên máy nén khí $4\text{BY}-5/9$ ($4$ xilanh chữ V, 2 cấp nén, năng suất $5\text{ m}^3/\text{phút}$, áp suất tuyệt đối $9\text{ kG/cm}^2$, động cơ $37\text{ kW}$).

Bài 3: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí kiểu rotor (15 giờ: 13 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra)

Khảo sát cấu tạo và nguyên lý của:

  • Máy nén khí rotor cánh phẳng (khảo sát trạm máy nén khí $\text{ПР-10}$ có tâm rotor đặt lệch tâm xilanh một khoảng $e$);
  • Máy nén khí rotor cánh lồi (loại 2 cánh lồi và 3 cánh xoắn);
  • Máy nén khí rotor trục vít khô và trục vít bôi trơn ngập dầu (khảo sát sự ăn khớp của cặp trục vít đực - cái);
  • Quy trình kiểm tra khe hở tiếp xúc, bảo dưỡng và vận hành hệ thống máy nén rotor.

Bài 4: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí ly tâm (15 giờ: 13 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra)

Nghiên cứu nguyên lý khí động lực học dòng khí qua bánh công tác:

  • Cấu tạo vỏ máy kiểu ngang, các loại bánh công tác, màng ngăn, vòng đệm khuất khúc (đệm labyrinth), vòng đệm làm kín tiếp xúc cơ học, đệm màng lỏng và ngăn cân bằng lực dọc trục;
  • Hệ thống bôi trơn, làm mát vỏ và khí nén, van xả tải và van bypass;
  • Cơ cấu an toàn khi ghép nối dẫn động bằng turbine hơi hoặc động cơ điện;
  • Quy trình vận hành, phát hiện rò rỉ khí và chẩn đoán sự cố máy nén ly tâm.
                    TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG
                    
  [BÀI 1: TỔNG QUAN]  ──►  Khái niệm, phân loại, nguyên lý nhiệt - khí động
           │
           ▼
  [BÀI 2: PISTON]     ──►  Đo kiểm dung sai, sửa chữa chi tiết máy theo code,
                           phục hồi cụm piston-thanh truyền-trục khuỷu (4BY-5/9)
           │
           ▼
  [BÀI 3: ROTOR]      ──►  Kiểm tra khe hở cánh gạt, bề mặt trục vít (ПР-10)
           │
           ▼
  [BÀI 4: LY TÂM]     ──►  Lắp ghép bánh công tác, đệm kín màng lỏng/labyrinth,
                           cân bằng lực dọc trục, kiểm chuẩn hệ thống an toàn

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết kỹ thuật cơ sở thông qua các nguyên lý:

  1. Nhiệt động học và động lực học chất khí: Cơ chế chuyển đổi nhiệt - cơ năng trong quá trình nén đoạn nhiệt và đa biến; sự biến đổi động năng thành thế năng áp suất qua ống khuyếch tán và vòng xoắn ốc ở máy nén ly tâm;
  2. Nguyên lý bù trừ sai lệch hình học và dung sai lắp ghép: Định lượng khe hở lắp ghép cơ khí, tiêu chuẩn khe hở miệng xéc măng ($0{,}2 - 0{,}45\text{ mm}$), khe hở cạnh xéc măng ($\le 0{,}3\text{ mm}$), độ cong/xoắn thanh truyền ($\le 0{,}04/100\text{ mm}$), độ côn/méo cổ trục khuỷu ($\le 0{,}25\text{ mm}$);
  3. Nguyên lý thủy lực và khí nén điều khiển: Cơ chế tác động áp lực khí nén lên piston điều tốc, thanh răng bơm cao áp diesel hoặc bướm ga động cơ xăng để tự động điều chỉnh năng suất theo phụ tải tiêu thụ.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác tháo dỡ và lắp ráp theo đúng trình tự kỹ thuật; sử dụng dụng cụ đo chuyên dùng (panme đo trong, panme đo ngoài, đồng hồ so, thước cặp, căn lá, bàn máp); xử lý cơ tính kim loại bằng nhiệt luyện (nung xilanh nứt $600 - 650^\circ\text{C}$ trước khi hàn, nung trục khuỷu sau nắn $180 - 200^\circ\text{C}$ trong $5 - 6$ giờ để khử ứng suất dư).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phán đoán nguyên nhân suy giảm áp suất, quá nhiệt bình làm mát trung gian, rò rỉ khí qua đệm kín labyrinth hoặc hư hỏng cơ học ở hệ thống van nạp/xả.
  • Năng lực thực hành nghề (Practical competencies): Lập quy trình công nghệ tháo lắp, kiểm tra sửa chữa theo tiêu chuẩn code kích thước; gia công ép ống lót xilanh mới với độ dôi $0{,}05\text{ mm}$; vận hành trạm nén khí và xử lý các sự cố áp lực.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định mô hình tổ chức dạy học kết hợp giữa lý thuyết chuyên ngành và thực hành tại xưởng:

Yếu tố đào tạo Quy cách tổ chức theo chương trình
Phương pháp giảng dạy Áp dụng phương pháp dạy học tích cực: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kỹ thuật, hướng dẫn đọc tài liệu thiết kế máy, tổ chức thảo luận nhóm xử lý tình huống pan hỏng hóc.
Tổ chức thực hành Chia nhóm học tập từ 8 - 10 người học tại Xưởng thiết bị tĩnh và động; mỗi thành viên thực hiện các bước trên phiếu thực tập, quy trình tháo lắp mô hình máy thực tế ($4\text{BY}-5/9, \text{ЗИФ-55}, \text{ПР-10}, \text{ĐK-9M}$).
Quy định chuyên cần Người học bắt buộc tham gia tối thiểu 70% số tiết lý thuyết và 100% thời lượng bài tập thực hành. Trường hợp vắng quá 30% lý thuyết, học viên không được dự thi và phải đăng ký học lại mô đun.
Cơ cấu đánh giá Thực hiện theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH:
• Điểm quá trình (trọng số 40%): gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, vấn đáp/thao tác sau 15 giờ) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, viết/báo cáo thực hành sau 45 giờ).
• Điểm thi kết thúc (trọng số 60%): bài thi viết tự luận kết hợp trắc nghiệm và thực hành thao tác tổng hợp sau 90 giờ. Điểm chấm theo thang điểm 10 và quy đổi sang thang điểm 4.
Hướng dẫn tự học Nghiên cứu giáo trình và bản vẽ mặt cắt máy trước khi lên lớp; hoàn thành các câu hỏi thảo luận cuối mỗi bài; lập báo cáo nhóm về nguyên nhân hư hỏng và phương án phục hồi chi tiết cơ khí.

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình thể hiện các đặc thù kỹ thuật gắn liền với thực tế vận hành công nghiệp:

  • Hệ thống dữ liệu kỹ thuật thực nghiệm định lượng: Cung cấp thông số vận hành và chỉ dẫn sửa chữa chi tiết của dòng máy nén $4\text{BY}-5/9$ (dung tích dầu bôi trơn các te $17\text{ lít}$ loại U50, U40, K19, K11; nhiệt độ dầu giới hạn $75^\circ\text{C}$; nhiệt độ khí hạ từ $165^\circ\text{C}$ xuống $60^\circ\text{C}$ qua bộ làm mát trung gian; áp lực mở van an toàn cấp I là $2{,}4 \pm 0{,}1\text{ kG/cm}^2$, cấp II là $9\text{ kG/cm}^2$).
  • Quy chuẩn sửa chữa phục hồi cơ khí chuyên sâu: Chuẩn hóa quy trình doa mài xilanh và trục khuỷu theo 4 cấp code sửa chữa ($0{,}25\text{ mm}$/cấp); đưa ra các thông số yêu cầu kỹ thuật sau gia công (độ bóng $\ge 8$, sai lệch đường kính $\le 0{,}05\text{ mm}$, độ côn và méo $\le 0{,}03\text{ mm}$).
  • Liên hệ chặt chẽ với thiết bị trạm khí nén thực tế: Giáo trình phân tích kết cấu cụ thể của các trạm nén khí chuyên dụng như trạm nén khí piston $\text{ĐK-9M}$ dẫn động động cơ đốt trong, trạm nén khí di động $\text{ЗИФ-55}$ và trạm máy nén rotor cánh phẳng $\text{ПР-10}$.
  • Chuẩn an toàn thiết bị áp lực: Phân tích trực tiếp các mối nguy hiểm công nghiệp (sóng nổ va đập, rò rỉ môi chất gây bỏng/ngộ độc/hỏa hoạn) và quy định nghiêm ngặt về kiểm định van an toàn, van một chiều, thử áp lực bình chứa khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  1. Sinh viên và học viên:
    • Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Cơ khí thiết bị dầu khí;
    • Học viên các khóa bồi dưỡng nghề vận hành và bảo dưỡng thiết bị cơ khí động lực tại các cơ sở đào tạo kỹ thuật.
  2. Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
    • Đã hoàn thành các môn học chung và môn học cơ sở: Hình học họa hình (CK19MH10), Hóa đại cương (CNH19MH09), Vẽ kỹ thuật - 1 (CK19MH01), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05), An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01);
    • Đã hoàn thành các mô đun chuyên môn tiền đề: Gia công cắt gọt kim loại 1 (CK19MĐ01), Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp 1 (CK19MĐ03), Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1 (CK19MĐ05).
  3. Giảng viên và kỹ sư thực hành:
    • Giảng viên sử dụng làm tài liệu giảng dạy lý thuyết chuyên ngành và biên soạn phiếu hướng dẫn thực hành tại xưởng;
    • Cán bộ kỹ thuật, kỹ sư bảo trì sử dụng làm tài liệu tra cứu định mức dung sai lắp ghép, khe hở dầu, quy chuẩn nhiệt luyện và quy trình kiểm tra các trạm máy nén khí công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                                CÂU HỎI THƯỜNG GẶP                                │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
  │
  ├─► 1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào?
  │      └── Học viên Cao đẳng/Trung cấp nghề Cơ khí thiết bị dầu khí.
  │
  ├─► 2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?
  │      └── Đọc bản vẽ, Dung sai lắp ghép, Vật liệu cơ khí, An toàn lao động.
  │
  ├─► 3. Điểm khác biệt kỹ thuật so với các tài liệu lý thuyết chung là gì?
  │      └── Tập trung thông số đo kiểm thực tế, quy trình sửa chữa theo 4 code.
  │
  ├─► 4. Yêu cầu về tự học và thời lượng tham gia lớp học như thế nào?
  │      └── Dự tối thiểu 70% lý thuyết, 100% thực hành; vắng >30% LT phải học lại.
  │
  └─► 5. Tài liệu tham khảo bổ trợ được xác định trong chương trình là gì?
         └── Giáo trình Máy nén khí (ĐHQG), Bơm - Quạt - Máy nén khí (ĐH).

1. Giáo trình này được biên soạn phục vụ đối tượng người học nào?

Tài liệu được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và Cơ khí thiết bị dầu khí của Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo dưỡng cơ khí tại các nhà máy công nghiệp.

2. Người học cần đáp ứng kiến thức tiên quyết nào trước khi tiếp cận giáo trình?

Học viên cần hoàn thành các học phần cơ sở kỹ thuật gồm Vẽ kỹ thuật (đọc bản vẽ cụm chi tiết), Dung sai lắp ghép (xác định sai lệch kích thước, khe hở), Vật liệu cơ khí (cơ tính gang, thép, hợp kim ba bít), An toàn lao động và các kỹ năng gia công cơ khí cơ bản (cắt gọt kim loại, bảo dưỡng bơm và van).

3. Giáo trình này có điểm khác biệt gì so với các tài liệu lý thuyết máy nén khí thông thường?

Giáo trình tập trung vào kỹ năng thực hành nghề với các bước tháo lắp chi tiết, bảng tra định lượng sai số cơ học (độ méo, độ côn lòng xilanh, khe hở dầu trục khuỷu), các bước nắn trục khử ứng suất và hướng dẫn sửa chữa phục hồi theo từng code kích thước cụ thể trên các thiết bị mẫu như máy nén $4\text{BY}-5/9$.

4. Quy định về chuyên cần và tự học đối với mô đun này như thế nào?

Người học phải nghiên cứu bài học và tài liệu kỹ thuật trước khi đến lớp, tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết và 100% thời lượng thực hành xưởng. Trường hợp vắng trên 30% số tiết lý thuyết, sinh viên buộc phải học lại toàn bộ mô đun để đủ điều kiện xét thi kết thúc môn.

5. Tài liệu tham khảo chính thức được liệt kê trong giáo trình gồm những nguồn nào?

Giáo trình trích dẫn 2 nguồn tài liệu tham khảo chính thức phục vụ đào tạo:

  • [1] Giáo trình máy nén khí – Đại học Quốc gia;
  • [2] Giáo trình Bơm – Quạt – Máy nén khí – Đại học.

Kết luận

Giáo trình Bảo dưỡng – Sửa chữa máy nén khí (Mã mô đun: CK19MĐ07) cung cấp hệ thống kiến thức cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình kỹ thuật kiểm tra, phục hồi các hệ thống máy nén khí piston, rotor và ly tâm dùng trong công nghiệp dầu khí. Học phần đóng vai trò cầu nối chuyên môn trong chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, tạo điều kiện kỹ năng bắt buộc để người học chuyển tiếp sang các học phần Bảo dưỡng sửa chữa động cơ đốt trong (CK19MĐ08), Hàn cơ bản (HCB19MĐ01) và Thực tập sản xuất (CK19MĐ09).

Việc nghiên cứu và thực hành giáo trình được bảo đảm thông qua hệ thống học liệu tại xưởng máy, các phiếu hướng dẫn công nghệ, mô hình thiết bị cắt bổ cùng hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành do Trường Cao đẳng Dầu khí ban hành và lưu hành nội bộ.