Giáo trình Mô đun: Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 (Mã mô đun: MECM63120)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 (Mã mô đun: MECM63120) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng cho nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí và ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí. Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), do nhóm tác giả gồm Nguyễn Thành Danh (Chủ biên), Lê Duy Nam và Bùi Việt An biên soạn tại Bà Rịa – Vũng Tàu.

Trong tiến trình đào tạo, mô đun có khối lượng 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ (bao gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thực tập/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Về vị trí cấu trúc, mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học lý thuyết cơ sở, kỹ thuật chuyên ngành (như Dung sai, Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật, Kỹ thuật sửa chữa cơ khí, Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1) và được học trước giai đoạn Thực tập sản xuất (MECM54210) cùng Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể qua ba chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1): Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, nhận diện các dạng sai lệch trục, nguyên nhân hư hỏng và thiết lập quy trình công nghệ bảo dưỡng, căn chỉnh tổ hợp bơm - động cơ.
  • Kỹ năng (B1): Thực hiện thành thạo thao tác tháo lắp, kiểm tra hiện tượng chân khập khiễng (soft foot), căn chỉnh độ đồng tâm trục bằng đồng hồ so và thiết bị quang học laser.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Xây dựng tác phong làm việc khoa học, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn lao động và tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp trong môi trường chế biến dầu khí.

Điểm đặc thù của giáo trình là tập trung chuyên sâu vào kỹ thuật căn chỉnh đồng trục (shaft alignment) giữa động cơ dẫn động và tổ hợp máy bơm sử dụng khớp nối mềm tốc độ cao – một công đoạn kỹ thuật cốt lõi trong quy trình bảo dưỡng công nghiệp thực tế tại các công trình biển và nhà máy chế biến dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được kết cấu thành 3 bài học chính theo quy trình logic từ cơ sở lý thuyết nhận diện sai lệch, kỹ thuật đo kiểm cơ khí truyền thống đến ứng dụng công nghệ đo quang điện tử hiện đại:

Bài 1: Các dạng sai lệch trục giữa bơm và động cơ (Thời lượng: 5 giờ Lý thuyết)

Chương này trang bị cơ sở lý thuyết về ý nghĩa của việc duy trì độ đồng tâm giữa trục động cơ và trục bơm nhằm chống rung động, giảm tải trọng động lên ổ đỡ và kéo dài tuổi thọ cụm thiết bị. Nội dung phân loại chi tiết 3 dạng sai lệch cơ bản:

  1. Sai lệch khoảng cách (Hình 1.1): Độ sai lệch theo phương trục giữa hai mặt đầu khớp nối, so sánh giữa giá trị đo thực tế $K_1$ và giá trị tiêu chuẩn $K_2$ theo tài liệu kỹ thuật.
  2. Sai lệch góc (Hình 1.2): Độ không song song giữa hai mặt đầu khớp nối, phân tách thành sai lệch góc trong mặt phẳng thẳng đứng và mặt phẳng nằm ngang, với điều kiện dung sai $g = G_1 - G_2 \le [g]$.
  3. Sai lệch hướng tâm (Hình 1.3): Khoảng cách dịch chuyển giữa hai đường tâm trục trong không gian, yêu cầu giá trị giới hạn $T_1 = T_2 = [t]$.

Bài 2: Căn chỉnh đồng trục bơm và động cơ bằng đồng hồ so (Thời lượng: 20 giờ: 5 giờ LT, 15 giờ TH)

Nội dung bài học trình bày chi tiết phương pháp cơ học dùng đồng hồ so và đồ gá chuyên dụng:

  • Chuẩn bị và cân chỉnh sơ bộ: Kiểm tra độ phẳng bệ máy bằng nivô/ống thủy; kiểm tra và triệt tiêu lực kéo cưỡng bức từ hệ thống đường ống công nghệ; kiểm tra hiện tượng chân khập khiễng (Soft foot) bằng thước lá hoặc đồng hồ so (đảm bảo khe hở không vượt quá $0.05\text{ mm}$).
  • Nguyên tắc bố trí đo: Lấy tổ hợp máy bơm làm chuẩn (stationary machine) và dịch chuyển động cơ dẫn động (movable machine). Thiết lập hệ thống đo tại 4 vị trí góc phần tư tương ứng trên chu vi: $12\text{h} - 6\text{h}$ (Trên - Dưới, ký hiệu B - H) và $3\text{h} - 9\text{h}$ (Phải - Trái, ký hiệu P - L).
  • Phương pháp đồng dạng hình học: Ghi nhận các kích thước khoảng cách $C$ (mặt đầu khớp nối), $F_1$ (chân trước động cơ), $F_2$ (chân sau động cơ); biểu diễn thông số trên đồ thị giấy micromet.
  • Mô hình tính toán giải tích căn chêm: Thiết lập hệ thống công thức xác định chiều dày căn chêm cần thêm hoặc bớt ($S_1, S_2, S_3, S_4$) tại các bu lông chân máy ($A_1, A_2, A_3, A_4$) dựa trên các chỉ số đo sai lệch hướng tâm ($a_B, a_H$) và sai lệch góc ($b_B, b_H$), khoảng cách bu lông $L, l$ và bán kính quay $r$:
    • Trường hợp 1 ($a_B > a_H ; b_B > b_H$): Bớt tại chân sau $S_3 = S_4 = \frac{a_B - a_H}{2}$; bớt tại chân trước $S_1 = S_2 = \frac{a_B - a_H}{2} + \frac{L(b_B - b_H)}{2r}$.
    • Trường hợp 2 ($a_B > a_H ; b_B < b_H$): Khử lệch góc bằng cách bớt tại chân sau $S_3 = S_4 = \frac{l(b_H - b_B)}{2r}$, sau đó bù trừ sai lệch hướng tâm đồng đều trên 4 chân với độ dày $S = \frac{|a_B - a_H|}{2}$.
    • Trường hợp 3 ($a_B < a_H ; b_B > b_H$): Khử lệch góc bằng cách thêm vào chân sau $S_3 = S_4 = \frac{l(b_B - b_H)}{2r}$, sau đó hiệu chỉnh hướng tâm đồng đều.
    • Trường hợp 4 ($a_B < a_H ; b_B < b_H$): Thêm tại chân sau $S_3 = S_4 = \frac{a_H - a_B}{2}$; thêm tại chân trước $S_1 = S_2 = \frac{a_H - a_B}{2} + \frac{L(b_H - b_B)}{2r}$.
  • Hiệu chỉnh mặt phẳng ngang: Ứng dụng quan hệ đo $a_L, a_P, b_L, b_P$ kết hợp thao tác nới/siết bu lông tỳ đẩy ngang để đưa sai lệch về phạm vi dung sai $\le [P]$ và $\le [T]$.

Bài 3: Thực tập cân chỉnh đồng trục bơm và động cơ bằng thiết bị laser (TMEA2 – SKF) (Thời lượng: 20 giờ: 4 giờ LT, 14 giờ TH, 2 giờ KT)

Bài học chuyển giao công nghệ cân chỉnh quang điện tử sử dụng thiết bị chuyên dụng SKF TMEA2:

  • Nguyên lý đo: Hệ thống gồm 2 khối thu phát laser bán dẫn (Diode laser bước sóng $670\text{--}675\text{ nm}$, cấp laser 2, công suất $< 1\text{ mW}$) tích hợp cảm biến vị trí PSD một trục kích thước $8.5 \times 0.9\text{ mm}$, truyền tín hiệu về bộ xử lý trung tâm màn hình LCD có độ phân giải $0.01\text{ mm}$.
  • Quy trình vận hành:
    1. Gá lắp đầu thu phát $M$ (trên máy di động) và $S$ (trên máy cố định) bằng khối gá từ tính hoặc xích khóa.
    2. Xác lập các thông số khoảng cách: $A$ (khoảng cách giữa hai đầu đo), $B$ (từ đầu đo $M$ đến chân trước máy di động), $C$ (khoảng cách giữa hai hàng chân máy di động).
    3. Định vị vạch laser tại vị trí $12\text{h}$ thông qua bọt thủy nivô và tinh chỉnh bánh xe quang học.
    4. Thực hiện chu trình quay trục $180^\circ$ qua các vị trí xác nhận $9\text{h}$ và $3\text{h}$.
    5. Thiết bị tự động tính toán và hiển thị trực tuyến độ lệch góc (mm/100mm), độ lệch song song (mm), cùng giá trị dịch chỉnh độ cao chân máy ($F_1, F_2$) theo phương đứng và giá trị đẩy ngang chân máy ($F_1, F_2$) theo phương ngang.
    6. Kiểm tra và xử lý hiện tượng Soft foot bằng chức năng đo điện tử chuyên dụng tích hợp trên máy.
Thông số kỹ thuật Khối cảm biến đo (TMEA2) Khối hiển thị màn hình
Vật liệu chế tạo Nhựa ABS độ bền cao Nhựa ABS độ bền cao
Loại cảm biến / Laser Diode Laser ($670\text{--}675\text{ nm}$), Cảm biến PSD ($8.5 \times 0.9\text{ mm}$) Màn hình LCD ($35 \times 48\text{ mm}$)
Độ chính xác / Phân giải Sai số hệ thống $< 2% \pm 0.01\text{ mm}$ Độ phân giải hiển thị $0.01\text{ mm}$
Dải đo đường kính trục $30\text{--}500\text{ mm}$ (gá từ / xích nối dài) Đơn vị đo: Hệ mét (mm) hoặc Inch
Nguồn cấp / Thời lượng Dây cáp tín hiệu $1.6\text{ m}$ kết nối màn hình 2 pin Alkaline $1.5\text{V}$ LR14 (hoạt động liên tục 20 giờ)

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết biến dạng hình học và dung sai lắp ghép: Xác định sai số vị trí tương quan, độ đảo hướng tâm và độ đảo mặt đầu khớp nối trong không gian 3 chiều.
  • Nguyên lý đo đạc cơ khí chính xác: Kỹ thuật chuyển đổi chuyển dịch tiếp xúc cơ học qua hệ thống bánh răng khuếch đại của đồng hồ so (với tỷ lệ 1 vạch đồng hồ nhỏ tương đương 100 vạch đồng hồ lớn).
  • Nguyên lý quang trắc công nghiệp: Ứng dụng chùm tia laser chuẩn trực và cảm biến quang điện bán dẫn PSD trong việc nhận diện độ lệch góc và độ dịch chuyển song song.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác gá đặt đồng hồ so cơ khí, lắp ráp cảm biến laser bằng khối kẹp nam châm/xích, sử dụng thước cặp và thước lá đo khe hở bệ máy.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Biểu diễn số liệu trên biểu đồ micromet, giải mã 4 trường hợp sai lệch góc - hướng tâm kết hợp, tính toán chính xác giá trị căn chêm ($S_1, S_2, S_3, S_4$) và dịch chỉnh ngang.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Thực hiện quy trình siết bu lông chéo góc, thao tác lựa chọn lá căn chuẩn ($50 \times 50\text{ mm}$, độ dày từ $0.01\text{ mm}$ đến $1.0\text{ mm}$ với quy định không quá 4 lá chêm trên một chân máy), triệt tiêu chân khập khiễng và căn chỉnh độ đồng tâm đạt chuẩn dung sai nhà sản xuất.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp sư phạm (Pedagogical approach)

Mô đun áp dụng phương pháp dạy học tích cực kết hợp giữa diễn giảng lý thuyết ngắn, phương pháp nêu vấn đề kỹ thuật và hướng dẫn thực hành thị phạm trực tiếp trên thiết bị:

  • Tổ chức học tập theo nhóm: Người học được phân chia thành các nhóm nhỏ từ 4 đến 6 thành viên. Mỗi nhóm được giao các chủ đề thảo luận kỹ thuật, phân công nhiệm vụ khảo sát trạng thái lệch trục và lập kế hoạch căn chỉnh trước khi bước vào giờ thực hành.
  • Thực hành kỹ năng xưởng: Dành 58 giờ thực hành trực tiếp trên tổ hợp mô hình bơm, động cơ điện, bộ đồ gá đồng hồ so và thiết bị cân tâm laser SKF TMEA2 tại xưởng thực hành chuyên môn hóa của trường.

Phương pháp đánh giá (Assessment methods)

Quy trình đánh giá kết quả học tập được thực hiện căn cứ theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội):

  • Đánh giá thường xuyên (Trọng số 40%): Thực hiện sau 15 giờ học bằng hình thức kiểm tra vấn đáp, tự luận hoặc trắc nghiệm (đánh giá các chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2).
  • Đánh giá định kỳ: Thực hiện sau 45 giờ học thông qua bài kiểm tra viết/trắc nghiệm kết hợp đánh giá kỹ năng thao tác thực hành (đánh giá các chuẩn đầu ra A4, B4, C3).
  • Thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Thực hiện sau khi hoàn thành 75 giờ đào tạo, bao gồm bài thi lý thuyết tổng hợp kết hợp thực hành căn chỉnh đồng tâm trực tiếp trên thiết bị (đánh giá toàn diện chuẩn đầu ra từ A1–A5, B1–B5, C1–C3).
  • Thang điểm: Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang thang điểm chữ và thang điểm 4 theo hệ thống tín chỉ.

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

  • Sinh viên phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo được cung cấp trước khi đến lớp.
  • Quy định chuyên cần: Tham dự tối thiểu $70%$ tổng số tiết giảng lý thuyết. Trường hợp người học vắng quá $30%$ thời lượng lý thuyết bắt buộc phải học lại mô đun.
  • Hoàn thành đầy đủ các câu hỏi ôn tập, bài tập tính toán căn chêm và báo cáo kỹ thuật nhóm sau mỗi buổi thực hành xưởng.

Điểm nổi bật và cập nhật

Chuyển đổi công nghệ từ cơ khí sang quang điện tử

Giáo trình thiết lập cầu nối công nghệ hoàn chỉnh giữa hai phương pháp căn chỉnh: phương pháp truyền thống sử dụng hệ thống đồng hồ so tiếp xúc cơ học và phương pháp quang điện tử hiện đại sử dụng thiết bị laser kỹ thuật số SKF TMEA2. Việc đưa thiết bị đo laser vào nội dung giảng dạy chính quy phản ánh đúng xu thế chuyển dịch công nghệ bảo trì chính xác (Precision Maintenance) trong các nhà máy công nghiệp hiện đại.

Xuất xứ dữ liệu từ thực tế sản xuất ngành dầu khí

Các quy trình kỹ thuật, hiện tượng hư hỏng và tiêu chuẩn thao tác trong giáo trình được đúc kết từ thực tế vận hành và bảo dưỡng tại các công trình biển của Xí nghiệp Khai thác Dầu khí (Vietsovpetro) và các nhà máy lọc hóa dầu. Các thông số về kiểm tra biến dạng bệ máy, quy định số lượng lá căn chêm (tối đa 4 tấm trên một chân), yêu cầu vật liệu căn chống oxy hóa và biện pháp siết bu lông chéo góc đều phản ánh trực tiếp các quy chuẩn kỹ thuật của ngành dầu khí.

Tính quy chuẩn và chi tiết hóa dữ liệu kỹ thuật

Tài liệu cung cấp chi tiết các sơ đồ nguyên lý đo (từ Hình 1.1 đến Hình 3.26), thông số kỹ thuật thiết bị (bước sóng diode laser $670\text{--}675\text{ nm}$, kích thước cảm biến PSD $8.5 \times 0.9\text{ mm}$, độ phân giải hiển thị $0.01\text{ mm}$), quy cách căn chêm tiêu chuẩn ($50 \times 50\text{ mm}$, chiều dày từ $0.01\text{ mm}$ đến $1\text{ mm}$) và các công thức giải tích cụ thể cho từng trường hợp lệch trục.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Người học chính thức

  • Sinh viên hệ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Sinh viên, học viên các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật, trung học chuyên nghiệp thuộc các chuyên ngành Cơ khí chế tạo, Máy hóa chất, Cơ khí động lực và Thiết bị công nghiệp dầu khí.

Kiến thức tiên quyết (Prerequisites)

Người học cần hoàn thành các môn học nền tảng trong chương trình đào tạo:

  • Dung sai (MECM53001) và Vật liệu cơ khí (MECM53002).
  • Vẽ kỹ thuật 1, 2 (MECM52003, MECM62012) và Autocad (MECM63013).
  • Cơ kỹ thuật 2 (MECM64011) và Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055).
  • Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (MECM64016) và Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 (MECM53107).

Giảng viên và kỹ sư tham khảo

  • Giảng viên sử dụng làm giáo trình giảng dạy chuẩn hóa, xây dựng đề cương bài giảng và hướng dẫn thực hành xưởng.
  • Kỹ sư cơ khí, kỹ thuật viên bảo trì máy quay tại các nhà máy chế biến dầu khí, trạm nén khí, giàn khoan biển và các doanh nghiệp công nghiệp sử dụng làm tài liệu quy chuẩn quy trình cân tâm trục máy tại hiện trường.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí; đồng thời là tài liệu tra cứu chuyên môn cho kỹ thuật viên bảo trì máy móc công nghiệp.

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

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở về Dung sai lắp ghép, Cơ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, Nguyên lý - Chi tiết máy, Kỹ thuật nguội cơ bản và mô đun Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 (MECM53107).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết máy bơm thông thường là gì?

Giáo trình không đi sâu vào tính toán thủy lực lý thuyết mà tập trung chuyên sâu vào kỹ năng thực hành công nghệ căn chỉnh đồng tâm trục (Shaft Alignment) trên tổ hợp máy bơm - động cơ sử dụng khớp nối mềm tốc độ cao, tích hợp song song giữa phương pháp giải tích hình học dùng đồng hồ so và quy trình vận hành thiết bị đo laser SKF TMEA2.

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

Người học cần đọc trước nội dung từng bài học, nắm vững nguyên tắc quy định dấu đo trên biểu đồ micromet, tự giải các bài toán xác định chiều dày căn chêm $S_1, S_2, S_3, S_4$ theo các trường hợp lệch trục, và tuân thủ quy trình vận hành an toàn trong các giờ thực hành xưởng.

5. Giáo trình được xây dựng dựa trên những nguồn tài liệu tham khảo nào?

Tài liệu kế thừa và trích dẫn các giáo trình chuyên ngành trong nước (Giáo trình bơm quạt máy nén của ĐH Bách khoa Hà Nội, ĐH Bách khoa TP.HCM, ĐH Hàng hải; Thủy khí kỹ thuật và máy bơm của ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM; Máy thủy lực thể tích - Hoàng Thị Bích Ngọc) và tài liệu chuẩn quốc tế (Pumps Reference Guide của Ontario Power Generation; Centrifugal pumps của Mukesh Sahdev; hướng dẫn vận hành của Carver Pump Company).

Kết luận

Giáo trình Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 (Mã mô đun: MECM63120) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo thực hành kỹ thuật chuyên sâu, hệ thống hóa toàn bộ phương pháp nhận diện và triệt tiêu sai lệch trục giữa tổ hợp bơm và động cơ dẫn động.

Lộ trình đào tạo được thiết kế chặt chẽ từ bài toán cơ sở lý thuyết hình học, phương pháp đo cơ khí bằng đồng hồ so đến việc ứng dụng công nghệ cảm biến laser SKF TMEA2. Đi kèm với hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật, công thức tính toán giải tích và quy trình thực hành chi tiết, giáo trình là tài liệu học tập và tra cứu kỹ thuật chuẩn mực cho công tác đào tạo nghề và bảo trì thiết bị quay trong ngành công nghiệp dầu khí.