Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Sửa chữa - Bảo dưỡng Bơm 2 (Mã mô đun: CK19MĐ06) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề 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 Việt Nam), lưu hành nội bộ tại cơ sở đào tạo Bà Rịa – Vũng Tàu. Tài liệu do nhóm tác giả gồm Nguyễn Thành Danh (Chủ biên), Lê Duy Nam và Bùi Việt An biên soạn.

Trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, mô đun có khối lượng 2 tín chỉ với tổng thời lượng 45 giờ (bao gồm 14 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành/thảo luận và 2 giờ kiểm tra). Về vị trí đào tạo, mô đun được bố trí học sau các môn học lý thuyết cơ sở và chuyên ngành (như Dung sai, Vật liệu cơ khí, Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1) và đặt trước giai đoạn Thực tập sản xuất (CK19MĐ09) cùng Tiểu luận tốt nghiệp (CK19MĐ10).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định theo 3 chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1): Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và lập quy trình tháo lắp, căn chỉnh, bảo dưỡng các hệ thống bơm công nghiệp.
  • Kỹ năng (B1): Nhận biết chính xác các dạng hư hỏng, sai lệch trục ghép nối và thực hiện thành thạo thao tác cân chỉnh đồng trục bơm – động cơ theo các thông số kỹ thuật quy chuẩn.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, phương pháp làm việc nhóm, tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết cơ học sai lệch trục và kỹ năng thực nghiệm đo kiểm. Điểm đặc thù của tài liệu là nội dung được xây dựng chuyên sâu về quy trình căn chỉnh độ đồng tâm trục khớp nối đàn hồi (Flexible coupling) giữa cụm máy dẫn động (động cơ) và cụm máy công tác (bơm) – một công tác kỹ thuật then chốt phục vụ các hệ thống vận hành liên tục trong nhà máy lọc hóa dầu và công trình biển.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung mô đun được cấu trúc thành 3 bài học theo trình tự phát triển logic từ nhận thức lý thuyết đến thao tác kỹ thuật cơ khí truyền thống và ứng dụng thiết bị số hóa:

  • Bài 1: Các dạng sai lệch trục giữa bơm và động cơ (5 giờ lý thuyết): Phân tích cơ sở kỹ thuật và ý nghĩa của việc duy trì độ đồng tâm trục đối với độ bền ổ bi, phớt làm kín và mức độ rung động của thiết bị quay tốc độ cao. Nội dung làm rõ 3 dạng sai lệch cơ bản khi liên kết trục qua khớp nối:

    1. Sai lệch khoảng cách (phương nằm ngang): Biểu diễn khoảng cách giữa hai mặt đầu khớp nối ($K_1, K_2$).
    2. Sai lệch góc ($g = G_1 - G_2 \le [g]$): Độ không song song giữa hai mặt đầu khớp nối theo cả phương nằm ngang và phương thẳng đứng.
    3. Sai lệch hướng tâm ($T_1 = T_2 = [t]$): Khoảng cách lệch tâm hình học giữa hai đường tâm trục theo phương thẳng đứng và phương ngang.
  • Bài 2: Căn chỉnh đồng trục bơm và động cơ bằng đồng hồ so (20 giờ: 5 giờ lý thuyết, 15 giờ thực hành): Hướng dẫn quy trình căn chỉnh sơ bộ và kiểm tra hiện tượng chân kênh (Soft Foot với khe hở cho phép không vượt quá $0{,}05\text{ mm}$). Phân tích phương pháp gá đặt 2 đồng hồ so đo sai lệch góc và sai lệch hướng tâm tại 4 vị trí chu vi ($12\text{h} - 6\text{h}$ hoặc $\text{B} - \text{H}$; $3\text{h} - 9\text{h}$ hoặc $\text{P} - \text{L}$). Bài học cung cấp giải pháp dựng đồ thị đồng dạng hình học trên giấy micromet với các khoảng cách $C, F_1, F_2$ và hệ thống công thức giải tích tính toán chiều dày tấm đệm lót ($S_1, S_2, S_3, S_4$) cho 4 trường hợp tương quan giữa sai lệch góc ($b_B, b_H$) và sai lệch hướng tâm ($a_B, a_H$).

  • Bài 3: Thực tập cân chỉnh đồng trục bơm và động cơ bằng thiết bị laser (TMEA2 – SKF) (20 giờ: 4 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra): Hướng dẫn toàn diện việc vận hành hệ thống đo quang điện tử SKF TMEA2. Quy trình bao gồm: khai báo kích thước hình học thiết bị ($A$: khoảng cách giữa 2 đầu đo; $B$: từ đầu đo máy động đến chân trước; $C$: khoảng cách giữa chân trước và chân sau); kỹ thuật định vị tia laser ở vị trí $12\text{h}$; quy trình quay trục $180^\circ$ qua các vị trí $9\text{h}$ và $3\text{h}$; đọc giá trị hiển thị độ lệch góc, độ lệch song song và điều chỉnh vị trí chân máy trực tuyến ($F_1, F_2$) theo phương đứng (chêm căn) và phương ngang (bu lông kích).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố và tích hợp hệ thống nguyên lý kỹ thuật:

  • Cơ sở dung sai và sai số hình học: Xác định các giới hạn dung sai cho phép về độ đảo mặt đầu, độ đảo hướng tâm và độ song song của trục quay máy công nghiệp.
  • Hình học giải tích và đồ thị học: Vận dụng nguyên lý tam giác đồng dạng và phép chiếu đồ thị tỷ lệ trên giấy micromet để tính toán độ dịch chuyển chân máy theo không gian 2 chiều (cao – thấp và dịch ngang).
  • Nguyên lý quang học và cảm biến bán dẫn: Cơ chế phát xạ diode laser và cảm biến vị trí PSD (Position Sensitive Detector) để nhận biết sai số dịch chuyển trục với độ phân giải cao.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác gá đặt đồng hồ so chân gập/đế từ; thiết lập các bộ phận đo $M$ (Movable) và $S$ (Stationary) của thiết bị laser lên trục đường kính $30 - 500\text{ mm}$; chọn và sử dụng lá căn thép không gỉ cỡ $50 \times 50\text{ mm}$ (độ dày $0{,}05 - 1{,}0\text{ mm}$) với nguyên tắc không chêm quá 4 tấm/chân.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích và chuyển đổi vạch đo đồng hồ so (1 vạch đồng hồ nhỏ bằng 100 vạch đồng hồ lớn); đọc dữ liệu sai lệch $F_1, F_2$ trên màn hình LCD để nhận biết dấu âm/dương (xác định nâng/hạ hoặc dịch trái/phải).
  • Kỹ năng thực hành nghề (Practical competencies): Nhận định và xử lý lỗi chân kênh (Soft Foot); thiết lập chuẩn máy cố định (bơm) để căn chỉnh máy di động (động cơ); vận hành quy trình siết chéo bulông bệ máy nhằm tránh biến dạng dịch ngang.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế phục vụ phương pháp giảng dạy tích cực, chuyển trọng tâm từ truyền thụ lý thuyết sang rèn luyện thao tác thực hành trực tiếp tại xưởng cơ khí:

  • Phương pháp tiếp cận sư phạm: Giảng viên áp dụng hình thức diễn giảng ngắn gọn kết hợp nêu vấn đề kỹ thuật thực tế, hướng dẫn quy trình công nghệ qua sơ đồ, hình vẽ và mô hình thực tế. Thời lượng thực hành chiếm tới $64{,}4%$ (29/45 giờ), tạo điều kiện cho người học thực hiện lặp lại các chu trình đo kiểm.
  • Tổ chức bài tập và thảo luận nhóm: Người học được chia thành các nhóm nhỏ từ 4 đến 6 thành viên. Mỗi nhóm được giao tình huống hư hỏng hoặc sai lệch trục cụ thể trên mô hình tổ hợp máy, phân công thành viên phụ trách đọc đồng hồ so, dựng đồ thị tính toán độ dày căn đệm và thao tác kích dịch chân động cơ.
  • Quy trình tự học và nghiên cứu tài liệu: Người học được yêu cầu nghiên cứu trước giáo trình và các tài liệu tham khảo được cung cấp trước khi lên lớp, tham dự tối thiểu $70%$ tổng số tiết lý thuyết (vắng quá $30%$ buộc phải học lại). Các nhóm tự tổ chức ghi chép số liệu đo và lập báo cáo kỹ thuật căn chỉnh đồng trục.
  • Phương pháp và hình thức đánh giá: Quy trình kiểm tra, đánh giá tuân thủ quy chế đào tạo tín chỉ theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH:
    • Đánh giá thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%): Bao gồm kiểm tra hỏi miệng/thuyết trình sau 15 giờ học (chuẩn đầu ra A1-A3, B1-B3, C1-C2) và bài kiểm tra viết/thực hành sau 45 giờ học (chuẩn đầu ra A4, B4, C3).
    • Thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Tổ chức thi kết hợp giữa lý thuyết (tự luận/trắc nghiệm) và thực hành thao tác trực tiếp trên thiết bị (đánh giá tổng hợp các chuẩn đầu ra từ A1-A5, B1-B5, C1-C3). Điểm số chấm theo thang điểm 10, làm tròn 1 chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm 4.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các yêu cầu công nghệ và chuẩn mực kỹ thuật trong công nghiệp dầu khí hiện đại:

  • Tính cập nhật về công nghệ đo kiểm: Giáo trình kết hợp song song giữa phương pháp căn chỉnh truyền thống bằng đồng hồ so và công nghệ căn chỉnh trục bằng tia laser qua thiết bị SKF TMEA2. Thiết bị sử dụng bước sóng laser $670 - 675\text{ nm}$ (cấp laser 2), cảm biến PSD một trục kích thước $8{,}5 \times 0{,}9\text{ mm}$ với độ phân giải đạt $0{,}01\text{ mm}$, cho phép tính toán và hiển thị sai số trực tuyến ngay tại hiện trường.
  • Gắn kết thực tiễn sản xuất công nghiệp: Các ví dụ tính toán và quy trình căn chỉnh được đúc kết trực tiếp từ kinh nghiệm bảo dưỡng tổ hợp bơm – động cơ sử dụng khớp nối mềm tại các công trình biển thuộc Xí nghiệp Khai thác Dầu khí.
  • Chuẩn hóa kỹ thuật xử lý chân máy (Soft Foot): Đưa ra quy trình chi tiết nhằm nhận diện và triệt tiêu trạng thái chân bệ máy không đồng phẳng bằng cả thước lá, đồng hồ so đế từ và chế độ chức năng vi xử lý tích hợp (nhấn đồng thời phím $+$ và $-$ trên thiết bị TMEA2).
  • Mô hình hóa giải tích tường minh: Hệ thống hóa 4 trường hợp sai lệch góc và sai lệch hướng tâm thành các công thức toán học tường minh:

$$\text{Trường hợp 1 (} a_B > a_H ; b_B > b_H \text{): } S_3 = S_4 = t = \frac{a_B - a_H}{2} ; \quad S_1 = S_2 = t + \frac{L(b_B - b_H)}{2r}$$

$$\text{Trường hợp 2 (} a_B > a_H ; b_B < b_H \text{): } S_3 = S_4 = \frac{l(b_H - b_B)}{2r}$$

Các công thức này loại bỏ tính chất ước lượng cảm tính trong quá trình chêm căn đệm chân máy.


Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Sửa chữa - Bảo dưỡng Bơm 2 được biên soạn hướng đến các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và công nghiệp chế biến dầu khí:

  • Sinh viên, học viên hệ đào tạo nghề: Là tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí; đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Bảo dưỡng thiết bị cơ khí công nghiệp tại các trường đại học, trung cấp chuyên nghiệp và cơ sở dạy nghề.
  • Điều kiện tiên quyết đối với người học: Sinh viên cần hoàn thành các học phần nền tảng trong chương trình khung gồm: Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05), An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01) và mô đun Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1 (CK19MĐ05).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để thiết kế đề cương bài giảng lý thuyết, giáo án thực hành xưởng, xây dựng rubric đánh giá năng lực thực hành và ngân hàng câu hỏi thi kết thúc môn học.
  • Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật tại doanh nghiệp: Tài liệu phục vụ tự học, tra cứu các bước công nghệ căn chỉnh độ đồng tâm trục cho hệ thống máy bơm, máy nén dẫn động bởi động cơ điện tốc độ cao tại các nhà máy lọc dầu, giàn khoan và nhà máy hóa chất.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn chính thức cho học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí; đồng thời phù hợp làm tài liệu tham khảo cho sinh viên cơ khí chế tạo máy, cơ kỹ thuật và đội ngũ kỹ thuật viên bảo dưỡng tại các nhà máy công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào trước khi học mô đun này?

Người học cần nắm vững kiến thức từ các môn học cơ sở: Vẽ kỹ thuật, Dung sai lắp ghép, Cơ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, An toàn lao động và đã hoàn thành mô đun Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1 (CK19MĐ05) để hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại bơm thông dụng.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu chung về máy thủy lực?

Giáo trình tập trung sâu vào công đoạn thực hành: chẩn đoán các dạng sai lệch trục (khoảng cách, góc, hướng tâm) và quy trình căn chỉnh đồng trục giữa động cơ và bơm bằng 2 kỹ thuật thực tế: phương pháp đồng dạng đồ thị/đồng hồ so và phương pháp cảm biến laser SKF TMEA2.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả mô đun này?

Người học cần đọc trước nội dung từng bài, hiểu rõ bản chất quy ước dấu trên giấy micromet ở Bài 2; nắm chắc ý nghĩa các thông số khoảng cách $A, B, C$ và chiều quay trục khi thao tác thiết bị laser ở Bài 3; đồng thời tuân thủ quy tắc làm việc nhóm và bảo đảm an toàn cơ điện tại xưởng thực hành.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị kèm theo?

Giáo trình trích dẫn danh mục tài liệu tham khảo chuẩn gồm:

  • Giáo trình Bơm - Quạt - Máy nén của Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Bách Khoa TP.HCM và Đại học Hàng hải.
  • Thủy khí kỹ thuật và máy bơm (Phạm Thị Thanh Tâm, ĐHSPKT TP.HCM).
  • Máy thủy lực thể tích (Hoàng Thị Bích Ngọc, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2000).
  • Pumps Reference Guide - 3rd Edition (Ontario Power Generation).
  • Centrifugal Pumps: Basic Concepts, Operation, Maintenance, and Troubleshooting (Mukesh Sahdev).
  • Installation, Operation, and Maintenance Instructions for Vertical Pumps (Carver Pump Company).

Kết luận

Giáo trình Sửa chữa - Bảo dưỡng Bơm 2 (Mã mô đun: CK19MĐ06) cung cấp hệ thống hóa các kiến thức chuyên môn và hướng dẫn thực hành căn chỉnh độ đồng tâm trục cho cụm bơm – động cơ trong công nghiệp chế biến dầu khí. Tài liệu kết hợp cân đối giữa lý thuyết tính toán giải tích với kỹ năng vận hành thiết bị cơ khí và thiết bị đo quang điện tử hiện đại.

Lộ trình học tập mô đun được tổ chức qua 3 bước chặt chẽ:

  1. Nhận diện bản chất các dạng sai lệch trục cơ bản (Bài 1).
  2. Thực hành căn chỉnh bằng đồng hồ so và đồ thị micromet (Bài 2).
  3. Vận hành thiết bị laser SKF TMEA2 để căn chỉnh trực tuyến (Bài 3).

Sau khi hoàn thành mô đun, người học đạt được các chuẩn đầu ra cần thiết để tiếp tục các học phần Thực tập sản xuất (CK19MĐ09), Tiểu luận tốt nghiệp (CK19MĐ10) và đáp ứng yêu cầu công tác bảo dưỡng máy móc tại các xí nghiệp công nghiệp.