MÔ TẢ HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: BẢO DƯỠNG – SỬA CHỮA MÁY NÉN KHÍ
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình Bảo dưỡng – Sửa chữa máy nén khí (Mã mô đun: MECM54108 / MECM53108) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc khối kiến thức chuyên ngành của chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cơ khí thiết bị Dầu khí và nghề Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí. Tài liệu do tổ bộ môn Cơ khí – Động lực thuộc Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) biên soạn và ban hành lưu hành nội bộ vào ngày 04 tháng 06 năm 2021 tại Bà Rịa – Vũng Tàu, dưới sự chủ biên của kỹ sư Lê Duy Nam cùng các tác giả Bùi Việt An và Nguyễn Thành Danh.
Trong cấu trúc chương trình đào tạo tổng thể gồm 92 tín chỉ (2205 giờ), mô đun có thời lượng 90 giờ (tương đương 3 tín chỉ), được bố trí giảng dạy sau các học phần lý thuyết và kỹ thuật cơ sở (như Dung sai, Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Điện kỹ thuật cơ bản, Nhiệt kỹ thuật, Gia công nguội, Kỹ thuật sửa chữa cơ khí) và trước các học phần Thực tập sản xuất, Khóa luận tốt nghiệp.
Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng đến việc trang bị có hệ thống:
- Về kiến thức: Phân loại, trình bày cấu tạo, nguyên lý vận hành của các dạng máy nén khí thông dụng; đọc và phân tích bản vẽ cấu tạo, sơ đồ nguyên lý các hệ thống động lực, bôi trơn, làm mát và điều chỉnh năng suất.
- Về kỹ năng: Thao tác quy trình tháo lắp, đo đạc, đánh giá tình trạng kỹ thuật, xử lý sự cố và lập phương án bảo dưỡng, sửa chữa phục hồi các cụm chi tiết máy nén khí theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện ý thức tuân thủ an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và quy trình làm việc kỹ thuật trong môi trường xưởng cơ khí dầu khí.
Cấu trúc giáo trình phân bổ thời lượng với tỷ trọng thực hành cao (82 giờ thực hành/thảo luận, 5 giờ lý thuyết và 3 giờ kiểm tra), tiếp cận trực tiếp từ mô hình nguyên lý đến kết cấu cơ khí thực tế và phương pháp chẩn đoán sai lệch hình học, mài mòn chi tiết máy.
Nội dung kiến thức cốt lõi
Các chương và chủ đề chính
Nội dung giáo trình được tổ chức thành 4 bài học chuyên đề, bám sát các nhóm thiết bị nén khí công nghiệp:
- Bài 1: Khái niệm chung về máy nén khí và trạm máy nén khí (5 giờ): Phân loại máy nén theo nguyên lý nén (biến đổi động năng và giảm thể tích), áp suất làm việc (áp suất thấp $2\text{--}10\text{ kg/cm}^2$, trung bình $10\text{--}100\text{ kg/cm}^2$, cao $100\text{--}1000\text{ kg/cm}^2$, siêu cao $>1000\text{ kg/cm}^2$), phương thức dẫn động (động cơ đốt trong, động cơ điện, turbine hơi/khí) và năng suất (thấp $0{,}04\text{--}10\text{ m}^3\text{/phút}$, trung bình $10\text{--}100\text{ m}^3\text{/phút}$, cao $>100\text{ m}^3\text{/phút}$). Phân tích tổng quan các trạm máy nén khí di động và cố định.
- Bài 2: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí piston (55 giờ): Trọng tâm của mô đun. Phân tích kết cấu chi tiết xi lanh, các te, nhóm piston - thanh truyền, trục khuỷu, các dạng cụm van (van đĩa cầu, van lá, van dòng thẳng); hệ thống bôi trơn (vung té, cưỡng bức), hệ thống làm mát khí nén; bình chứa và van an toàn, van một chiều; hệ thống điều chỉnh năng suất (mở cưỡng bức van nạp, xả thông cấp II với khí quyển); hộp giảm tốc và bộ ly hợp ma sát khô; quy trình tháo lắp, kiểm tra thông số khe hở và kỹ thuật sửa chữa theo kích thước tiêu chuẩn (code) cho dòng máy nén khí piston 1 cấp và 2 cấp nén điển hình ($4\text{BY-}5/9$, $\text{ЗИФ-}55$, $\text{ДK-}9\text{M}$).
- Bài 3: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí kiểu rotor (15 giờ): Kết cấu và nguyên lý vận hành của máy nén khí rotor cánh phẳng ($\text{ПP-}10$), rotor cánh lồi (2 cánh lồi, 3 cánh xoắn) và rotor trục vít (trục vít khô và ngập dầu); quy trình bảo dưỡng kỹ thuật và chẩn đoán hoạt động.
- Bài 4: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí ly tâm (15 giờ): Kết cấu vỏ máy bổ đôi theo mặt ngang, các dạng bánh công tác, màng ngăn, hệ thống làm kín (vòng đệm khuất khúc, đệm màng lỏng, vòng đệm tiếp xúc cơ học), ngăn cân bằng lực dọc trục; hệ thống bôi trơn, làm mát, cụm van bypass/chống sặc (surge) và cơ cấu an toàn liên kết động cơ dẫn động/turbine hơi.
Progression logic của nội dung đi từ nhận diện phân loại tổng quan, khảo sát cơ cấu truyền động và biến đổi áp suất thể tích (piston, rotor), nâng cao lên thiết bị động năng dòng chảy liên tục (ly tâm), kết hợp song song giữa lý thuyết cơ học với quy trình thao tác tháo lắp, đo kiểm thực tế.
Kiến thức nền tảng được xây dựng
Giáo trình thiết lập hệ thống nguyên lý và chuẩn kỹ thuật bao gồm:
- Nguyên lý nhiệt động và cơ học chất khí: Cơ chế giảm thể tích làm tăng áp suất (máy nén thể tích) và cơ chế gia tốc dòng khí qua bánh công tác rồi chuyển hóa động năng thành áp năng tại vùng khuếch tán, vòng xoắn ốc (máy nén động năng ly tâm).
- Cơ cấu truyền động cơ khí chính xác: Sự chuyển động tịnh tiến - quay của trục khuỷu thanh truyền, sự phối hợp góc lệch tâm $e$ của rotor cánh phẳng, ăn khớp biên dạng răng trục vít, và hệ thống hộp giảm tốc bánh răng hai cấp có tỷ số truyền $1:9$.
- Hệ thống điều khiển và tự động hóa điều tiết áp suất: Cơ chế cân bằng áp suất bình chứa thông qua bộ điều tốc khí nén, tác động cơ học lên bướm ga động cơ xăng hoặc thanh răng bơm cao áp động cơ diesel, kết hợp van xả tải cấp II và cơ cấu mở cưỡng bức lá van nạp.
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng đo kiểm sai số hình học và cơ tính: Sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng (panme đo trong/ngoài, đồng hồ so, căn lá, thước cặp, khối V, bàn máp) để xác định độ côn, độ méo (oval) lòng xi lanh ($\le 0{,}15\text{ mm}$), độ mòn lớn nhất ($\le 0{,}3\text{ mm}$), khe hở miệng xéc măng ($0{,}2\text{--}0{,}45\text{ mm}$), khe hở cạnh xéc măng ($\le 0{,}3\text{ mm}$), độ cong trục khuỷu ($(\text{a}-\text{b})/2 \le 0{,}1\text{ mm}$), khe hở dầu cổ biên/cổ trục.
- Kỹ năng phục hồi cơ khí: Doa và mài bóng xi lanh đạt độ bóng $\nabla 8$, gia công ống lót (sơ mi) gang xám hạt mịn/gang hợp kim với độ dôi ép thủy lực $0{,}05\text{ mm}$; nắn trục khuỷu cong trên bàn ép thủy lực khử ứng suất dư kết hợp ủ nhiệt ($180\text{--}200^\circ\text{C}$ trong $5\text{--}6$ giờ); rà phẳng mặt van đĩa, van lá bằng giấy nhám mịn theo quỹ đạo hình số 8; hàn đắp và gia công rãnh then, vá thân vỏ các te.
- Kỹ năng quy trình: Lập bảng trình tự tháo, kiểm tra và lắp ráp cụm chi tiết máy nén đảm bảo thứ tự đảo chiều, siết lực bu lông nắp máy, bu lông thanh truyền theo dải mô men thiết kế (ví dụ dòng $4\text{BY-}5/9$ yêu cầu mô men siết $8\text{--}10\text{ kg}\cdot\text{m}$).
Phương pháp giảng dạy và học tập
Tiếp cận sư phạm và tổ chức dạy học
Mô đun áp dụng phương pháp dạy học tích cực trong môi trường đào tạo kỹ thuật thực hành. Người dạy giữ vai trò nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu kỹ thuật, thị phạm thao tác chuẩn và chia nhóm nhỏ ($8\text{--}10$ học viên) để giải quyết các bài tập tình huống thực tế tại xưởng thực tập thiết bị tĩnh và động.
Bài tập, thực hành và học liệu
- Thực hành xưởng: Thực hiện trực tiếp trên mô hình và cụm thiết bị máy nén khí thực tế (máy nén khí 1 cấp nén, máy nén khí chữ V 2 cấp nén $4\text{BY-}5/9$, máy nén rotor $\text{ПP-}10$).
- Học liệu bắt buộc: Phiếu hướng dẫn thực hành, phiếu kiểm tra kích thước hình học, quy trình công nghệ tháo lắp từng bước, bản vẽ mặt cắt dọc/ngang chi tiết và danh mục thông số khe hở tiêu chuẩn của nhà chế tạo.
Phương pháp kiểm tra và đánh giá
Quy trình đánh giá tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
| Thành phần đánh giá | Trọng số | Thời điểm kiểm tra | Hình thức / Tiêu chí đánh giá | Chuẩn đầu ra tích hợp |
|---|---|---|---|---|
| Kiểm tra thường xuyên | 40% (Hệ số 1) | Sau 15 giờ học | Vấn đáp miệng, thuyết trình nhóm, báo cáo thực hành xưởng | A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2 |
| Kiểm tra định kỳ | Hệ số 2 | Sau 45 giờ học | Tự luận, trắc nghiệm hoặc báo cáo quy trình kỹ thuật | A4, B4, C2 |
| Thi kết thúc mô đun | 60% | Kết thúc 90 giờ | Bài thi viết kết hợp lý thuyết tự luận và thực hành tháo lắp/chẩn đoán | Toàn diện nhóm A, B, C |
Điểm đánh giá theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân) và quy đổi sang thang điểm chữ/thang điểm 4 tích lũy tín chỉ.
Điểm nổi bật và cập nhật kỹ thuật
Giáo trình tích hợp dữ liệu kết cấu và thông số sửa chữa của các dòng máy nén khí chuyên dụng trong công nghiệp và ngành dầu khí:
- Tích hợp thông số kỹ thuật chuẩn của thiết bị công nghiệp: Cung cấp thông số vận hành và dữ liệu khe hở lắp ghép thực tế của máy nén khí $4\text{BY-}5/9$ ($4$ xi lanh bố trí chữ V, năng suất $5\text{ m}^3\text{/phút}$, áp suất tuyệt đối $9\text{ kg/cm}^2$, công suất động cơ $37\text{ kW}$, tốc độ $740\text{ vòng/phút}$, áp suất cấp I $1{,}7\text{--}2{,}2\text{ kg/cm}^2$, áp suất cấp II $8\text{ kg/cm}^2$).
- Quy chuẩn dầu bôi trơn và vật liệu phụ tùng: Hướng dẫn phân loại dầu chuyên dụng theo tiêu chuẩn công nghiệp ($\text{U}50$, $\text{U}40$, $\text{K}19$, $\text{K}11$), vật liệu xéc măng phủ lớp mạ Crôm xốp làm việc ở áp suất cao, trục khuỷu chế tạo từ thép cacbon $\text{C}35$, $\text{C}40$, $\text{C}45$, $\text{C}50$ và bạc lót phủ hợp kim Ba-bít chống mòn.
- Quy trình nhiệt luyện và gia công chuyên sâu: Các định mức kỹ thuật chuẩn hóa như nhiệt độ nung chống nứt xi lanh khi hàn ($600\text{--}650^\circ\text{C}$), nhiệt độ khử ứng suất dư trục khuỷu ($180\text{--}200^\circ\text{C}$), dung dịch cọ rửa két làm mát tuần hoàn ở $60\text{--}80^\circ\text{C}$.
- An toàn áp lực công nghiệp: Phân tích nguyên nhân sự cố nổ vỡ bình áp lực, van xả quá áp và kiểm soát rò rỉ khí độc/cháy nổ trong môi trường nhà máy lọc hóa dầu và xí nghiệp khai thác.
Đối tượng sử dụng giáo trình
- Học viên/Sinh viên: Sinh viên năm thứ hai hoặc năm thứ ba theo học trình độ Cao đẳng các ngành:
- Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí.
- Cơ khí thiết bị Dầu khí.
- Bảo dưỡng – Sửa chữa thiết bị cơ khí công nghiệp.
- Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012), Cơ kỹ thuật (MECM64011), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055), Nhiệt kỹ thuật (PETR52002), Gia công cắt gọt kim loại 1 & 2 (MECM54105, MECM63118).
- Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm đề cương chi tiết, giáo án chuẩn để tổ chức giảng dạy lý thuyết chuyên ngành và hướng dẫn bài tập thực hành xưởng.
- Kỹ thuật viên, thợ bảo trì: Tài liệu tham khảo tại chỗ tại các xưởng cơ khí, nhà máy chế biến khí, trạm nén khí công nghiệp để tra cứu bảng tra dung sai khe hở mài mòn và quy trình xử lý sự cố.
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào?
Tài liệu được biên soạn phục vụ đào tạo trình độ Cao đẳng khối nghề kỹ thuật cơ khí, trực tiếp là sinh viên chuyên ngành Cơ khí thiết bị Dầu khí và nghề Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?
Người học bắt buộc phải tích lũy các kiến thức về vẽ kỹ thuật cơ khí, vật liệu học, dung sai lắp ghép, kỹ thuật đo lường cơ khí, cơ học kỹ thuật, nhiệt kỹ thuật công nghiệp và kỹ năng gia công nguội - cắt gọt kim loại cơ bản.
3. Cấu trúc nội dung của giáo trình có điểm gì khác biệt so với các giáo trình máy nén khí đại cương?
Giáo trình phân bổ thời lượng thực hành lên đến $91%$ tổng số giờ ($82/90$ giờ), tập trung trực tiếp vào quy trình kỹ thuật tháo lắp, phương pháp đo kiểm các khe hở cơ khí chính xác, kỹ thuật phục hồi chi tiết theo kích thước sửa chữa (code) và dữ liệu thiết bị công nghiệp cụ thể thay vì chỉ dừng ở lý thuyết chu trình nhiệt động học thuần túy.
4. Phương pháp tự học mô đun này như thế nào để đạt hiệu quả?
Người học cần nghiên cứu trước bản vẽ kết cấu và sơ đồ nguyên lý trong giáo trình trước buổi học xưởng, chuẩn bị phiếu thực tập, chủ động tham gia thảo luận nhóm $8\text{--}10$ người, phân tích các pan bệnh và đối chiếu các thông số đo thực tế với bảng khe hở giới hạn cho phép của thiết bị.
5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ nào kèm theo?
Chương trình đào tạo cung cấp hệ thống phiếu thực tập xưởng, mô hình máy nén cắt bổ, các trạm khí nén thực tế tại xưởng thực hành thiết bị tĩnh/động cùng danh mục tài liệu tham khảo chính thức gồm Giáo trình Máy nén khí (ĐHQG) và Giáo trình Bơm – Quạt – Máy nén khí (Đại học Bách Khoa).
Kết luận
Giáo trình Bảo dưỡng – Sửa chữa máy nén khí (Mã mô đun: MECM54108) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo mang tính chuẩn mực kỹ thuật, hệ thống hóa đầy đủ kiến thức kết cấu và kỹ năng bảo dưỡng sửa chữa thiết bị nén khí công nghiệp. Tài liệu xây dựng cầu nối trực tiếp giữa lý thuyết nhiệt động lực - cơ học máy với năng lực thực thi quy trình công nghệ phục hồi chi tiết máy nén piston, rotor và ly tâm theo quy chuẩn kiểm định an toàn nghiêm ngặt.
Lộ trình học tập đề xuất cho người học là hoàn thành toàn diện các môn học nền tảng cơ sở cơ khí, nắm vững cấu tạo và nguyên lý tại Bài 1, rèn luyện kỹ năng đo kiểm sửa chữa chuyên sâu trên máy piston tại Bài 2, mở rộng sang máy rotor (Bài 3) và máy ly tâm (Bài 4), trước khi bước vào giai đoạn thực tập sản xuất tại doanh nghiệp dầu khí. Học viên cần kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật thiết bị và các tài liệu chuyên khảo về máy thủy khí công nghiệp liên quan.