Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun "Bảo dưỡng – Sửa chữa máy nén khí" (Mã mô đun: MECM54108 / MECM53108) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề được ban hành theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do tập thể giảng viên thuộc Tổ bộ môn Cơ khí - Động lực biên soạn, với sự chủ biên của ThS. Lê Duy Nam cùng các tác giả Bùi Việt An và Nguyễn Thành Danh.

Trong chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và Cơ khí thiết bị dầu khí (trình độ Trung cấp và Cao đẳng), mô đun có thời lượng 3 tín chỉ (tương đương 90 giờ học định mức, bao gồm 4 giờ lý thuyết, 82 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra). Về vị trí đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở kỹ thuật và chuyên môn bắt buộc (như Dung sai, Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật, Gia công nguội, Gia công cắt gọt, An toàn lao động), đồng thời diễn ra trước giai đoạn Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (MECM54210) và làm Tiểu luận chuyên môn nghề.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:

  • Về kiến thức (A1–A5): Trình bày nguyên lý làm việc, phân loại, cấu tạo các cơ cấu và hệ thống phụ trợ của các chủng loại máy nén khí công nghiệp (piston, rotor, ly tâm); đọc và phân tích thành thạo các bản vẽ cấu tạo, sơ đồ nguyên lý phân phối khí, hệ thống bôi trơn, làm mát và điều chỉnh năng suất.
  • Về kỹ năng (B1–B5): Tháo lắp đúng trình tự kỹ thuật; đo kiểm, đánh giá chính xác độ mài mòn và sai lệch hình học của chi tiết máy; thực hiện bảo dưỡng và sửa chữa phục hồi chi tiết theo tiêu chuẩn kỹ thuật (kích thước sửa chữa theo code); vận hành an toàn các loại máy nén khí piston cỡ nhỏ, vừa và các trạm máy nén khí chuyên dụng.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C2): Rèn luyện tác phong công nghiệp, kỹ năng phối hợp làm việc nhóm và tuân thủ nghiêm ngặt quy chuẩn an toàn lao động đối với thiết bị chịu áp lực.

Cấu trúc giáo trình bao gồm 4 bài học chuyên đề với tỷ trọng thời lượng thực hành chiếm tới 91,1% tổng thời lượng. Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận gắn liền với các thông số kỹ thuật, quy trình đo kiểm dung sai và dữ liệu vận hành thực tế của các dòng thiết bị công nghiệp điển hình như máy nén khí piston 4BY-5/9, trạm nén khí ЗИФ-55, ĐK-9M và máy nén khí rotor ПP-10.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
                   BẢO DƯỠNG – SỬA CHỮA MÁY NÉN KHÍ
                   (90 giờ: 4h Lý thuyết - 82h Thực hành - 4h Kiểm tra)

Các chương/chủ đề chính

Nội dung chuyên môn của giáo trình được triển khai qua 4 bài học theo tiến trình logic từ tổng quan nguyên lý đến kỹ năng bảo dưỡng chi tiết từng nhóm thiết bị:

  • Bài 1: Khái niệm chung về máy nén khí và trạm máy nén khí (5 giờ): Giới thiệu hệ thống phân loại máy nén khí dựa trên cấu tạo (piston, rotor, ly tâm, hướng trục); nguyên lý nén khí (nguyên lý biến đổi động năng và nguyên lý giảm thể tích chứa); phân loại theo dải áp suất (áp suất thấp: 2–10 kg/cm², trung bình: 10–100 kg/cm², cao: 100–1000 kg/cm², siêu cao: >1000 kg/cm²); phân loại theo năng suất (thấp: 0,04–10 m³/phút, trung bình: 10–100 m³/phút, cao: >100 m³/phút); kết cấu trạm máy nén khí di động (trên khung kéo, xe bánh xích) và trạm máy nén khí cố định phục vụ công nghiệp.
  • Bài 2: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí piston (55 giờ): Trình bày chi tiết cấu tạo cơ cấu sinh công và hệ thống phụ trợ của máy nén khí tác dụng đơn (1 chiều), tác dụng kép (2 chiều) 1 cấp và nhiều cấp nén. Phân tích kết cấu các te, xi lanh làm mát bằng gió/nước, nhóm piston - thanh truyền - trục khuỷu, các loại cụm van tự động (van đĩa cầu, van lá, van dòng thẳng). Hướng dẫn kỹ thuật hệ thống bôi trơn (vung té, cưỡng bức dùng bơm bánh răng), hệ thống làm mát khí trung gian, bình chứa khí nén, van an toàn, van một chiều. Phân tích nguyên lý các cơ cấu điều chỉnh năng suất (mở van nạp cưỡng bức, mở thông ống xả cấp 2, tiết lưu nạp, thay đổi không gian chết), hộp giảm tốc hai cấp (tỷ số truyền 1:9 trên máy ЗИФ-55) và cụm ly hợp ma sát khô 1 đĩa (trên máy ДK-9M). Bài học cung cấp quy trình công nghệ đo kiểm, phục hồi xi lanh, trục khuỷu theo 4 cấp kích thước tiêu chuẩn (code 1 đến code 4) và các chỉ số vận hành của máy 4BY-5/9.
  • Bài 3: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí kiểu rotor (15 giờ): Khảo sát cấu tạo và nguyên lý của máy nén rotor cánh phẳng (khảo sát thực tế trạm máy nén ПP-10), máy nén rotor cánh lồi (loại 2 cánh lồi và 3 cánh xoắn) và máy nén khí rotor trục vít (trục vít khô, nguyên lý ăn khớp cặp trục vít). Hướng dẫn quy trình tháo lắp, kiểm tra khe hở làm việc và vận hành thiết bị rotor.
  • Bài 4: Bảo dưỡng sửa chữa máy nén khí ly tâm (15 giờ): Trình bày nguyên lý biến đổi động năng thành thế năng áp suất qua bánh công tác và rãnh khuếch tán. Cấu tạo thân vỏ kiểu phân mặt ngang, màng ngăn, vòng đệm kín khuất khúc, đệm màng lỏng, ngăn cân bằng lực dọc trục, hệ thống bôi trơn cưỡng bức, hệ thống làm mát vỏ và khí nén, van bypass chống hiện tượng dâng áp (surge), cùng các phương thức dẫn động bằng động cơ điện và turbine hơi.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết kỹ thuật vững chắc:

  • Nguyên lý nhiệt động học và khí động lực học: Cơ chế biến đổi áp suất khí nén theo phương thức giảm thể tích (định luật nén đẳng nhiệt, đoạn nhiệt trong máy nén thể tích) và cơ chế biến đổi động năng dòng khí qua bánh công tác có cánh cong và buồng khuếch tán xoắn ốc trong máy nén ly tâm.
  • Nguyên lý cơ cấu cơ khí: Cấu trúc động học cơ cấu thanh truyền - tay quay; cơ cấu phân phối khí tự động bằng độ chênh áp suất; nguyên lý cân bằng động lực học trên trục khuỷu máy nén nhiều xi lanh chữ V, chữ W; hoạt động ăn khớp trục vít và truyền động giảm tốc bánh răng.
  • Cơ sở kỹ thuật sửa chữa và dung sai lắp ghép: Phương pháp xác định giới hạn mài mòn, độ côn, độ ovan của lòng xi lanh; độ cong, độ xoắn thanh truyền; độ đảo và độ dịch dọc trục khuỷu; nguyên tắc nhiệt luyện khử ứng suất dư khi nắn trục khuỷu (nung 180°C – 200°C trong 5–6 giờ); tiêu chuẩn gia công cơ khí phục hồi theo kích thước sửa chữa (code).

Kỹ năng phát triển

Thông qua hệ thống bài tập thực hành chuyên xưởng, người học hình thành các nhóm năng lực:

  • Kỹ năng đo kiểm và chẩn đoán kỹ thuật: Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo lường cơ khí chính xác như thước cặp, panme đo trong/đo ngoài, đồng hồ so gắn chân khối V/máy tiện, dưỡng căn lá; đọc hiểu chính xác các số đo độ côn, độ méo (giới hạn sai số cho phép ≤ 0,15 mm), khe hở miệng xéc măng (0,2 – 0,45 mm), khe hở cạnh xéc măng (≤ 0,3 mm), độ cong trục khuỷu (≤ 0,1 mm), độ dịch dọc trục khuỷu (0,1 – 0,3 mm).
  • Kỹ năng gia công và lắp ráp phục hồi: Thực hiện quy trình tháo lắp chi tiết máy theo đúng trình tự và lực siết tiêu chuẩn (như siết bu lông thanh truyền máy 4BY-5/9 đạt mô men 8 – 10 kg.m); chia miệng xéc măng so le; rà phẳng lá van trên bàn máp bằng giấy nhám mịn theo quỹ đạo số 8; quy trình doa xi lanh (đạt độ bóng $\nabla 8$, độ côn méo $\le 0,03$ mm) và ép bạc lót ống xi lanh trên máy ép thủy lực với độ dôi 0,05 mm.
  • Kỹ năng vận hành và xử lý sự cố thiết bị áp lực: Vận hành trạm máy nén khí, kiểm tra mức dầu bôi trơn, áp suất mở van an toàn, kiểm tra độ kín khít hệ thống van một chiều, hiệu chỉnh bộ điều tốc và hệ thống tự động ngắt/giảm tải khi áp suất đạt định mức.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế phục vụ mô hình giảng dạy tích hợp lý thuyết và thực hành nghề nghiệp:

  • Phương pháp tiếp cận sư phạm: Giảng viên áp dụng phương pháp dạy học tích cực (dạy học nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu kỹ thuật, phân tích tình huống kỹ thuật thực tế). Quá trình giảng dạy lý thuyết (4 giờ) tập trung khái quát bản chất nguyên lý và sơ đồ cấu tạo; thời lượng thực hành (82 giờ) diễn ra trực tiếp tại Xưởng thực tập thiết bị tĩnh và động với các trang thiết bị máy móc, máy chiếu, mô hình động cắt bổ và các cụm máy nén khí thật.
  • Tổ chức học tập và thảo luận nhóm: Người học được phân chia thành các nhóm nhỏ từ 8 đến 10 học viên. Mỗi nhóm tiếp nhận phiếu học tập, phiếu thực hành quy trình tháo lắp, nhiệm vụ đo đạc thông số kỹ thuật và báo cáo kỹ thuật. Học viên trong nhóm phân công nhiệm vụ cụ thể để tìm hiểu cấu tạo chi tiết, thảo luận nguyên nhân gây sự cố (như hiện tượng nóng đường ống nạp do hở van nạp, lọt khí qua xéc măng) và thống nhất biện pháp sửa chữa.
  • Phương pháp kiểm tra và đánh giá kết quả: Tuân thủ Quy chế đào tạo ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Cơ cấu điểm đánh giá gồm hai phần:
    1. Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, thực hiện vấn đáp/thuyết trình/thao tác sau 15 giờ học) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, làm bài kiểm tra viết/báo cáo thực hành sau 45 giờ học).
    2. Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Tổ chức sau khi hoàn thành 90 giờ đào tạo, kết hợp hình thức thi viết tự luận, trắc nghiệm lý thuyết và thao tác thực hành kiểm tra tay nghề. Điểm số đánh giá theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân) và quy đổi sang thang điểm 4 cùng điểm chữ theo quy định.
  • Yêu cầu đối với người học: Để đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun, học viên phải tham dự tối thiểu 70% thời lượng các buổi giảng lý thuyết và 100% thời lượng bài giảng thực hành chuyên xưởng. Học viên phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi đến lớp, thực hiện đầy đủ các bài tập tình huống và quy định an toàn lao động.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính pháp lý và tiêu chuẩn hóa: Giáo trình được cập nhật và hoàn thiện theo chương trình đào tạo nghề chuẩn hóa của Trường Cao đẳng Dầu khí, được phê duyệt theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK năm 2022, đáp ứng khung chương trình đào tạo kỹ thuật viên sửa chữa thiết bị cơ khí trong ngành dầu khí.
  • Dữ liệu kỹ thuật chuyên sâu từ thiết bị thực tế: Thay vì mô tả lý thuyết trừu tượng, giáo trình đưa vào các bảng thông số kỹ thuật và định mức dung sai đo kiểm cụ thể của máy nén khí piston 4BY-5/9 (4 xi lanh bố trí chữ V, năng suất 5 m³/phút, áp suất làm việc 9 kg/cm², công suất động cơ 37 kW, lưu lượng dầu bôi trơn tiêu thụ 30 g/h, dải nhiệt độ dầu các te 75°C, các mác dầu bôi trơn tiêu chuẩn U50, U40, K19, K11).
  • Hệ thống hóa quy trình công nghệ phục hồi: Giáo trình cung cấp quy trình công nghệ sửa chữa xi lanh và trục khuỷu theo 4 cấp kích thước tiêu chuẩn (code 1 đến code 4, mỗi cấp điều chỉnh 0,25 mm đường kính), quy định rõ độ dôi ép ống lót xi lanh trên máy ép thủy lực (0,05 mm), độ bóng bề mặt gia công ($\nabla 8$) và chế độ xử lý nhiệt sau khi nắn trục khuỷu.
  • Gắn kết thực tiễn vận hành công nghiệp và an toàn áp lực: Giáo trình tích hợp các sơ đồ hệ thống điều chỉnh năng suất tự động phức tạp như cơ cấu điều khiển bằng van nạp cưỡng bức kết hợp bộ điều tốc trên máy nén khí động cơ diesel, sơ đồ cụm ly hợp trạm nén khí ДK-9M, hộp giảm tốc ЗИФ-55 và trạm nén rotor ПP-10. Đồng thời, giáo trình dành riêng phần phân tích các nguy cơ mất an toàn đối với thiết bị chịu áp lực (nguy cơ sóng nổ, phát tán môi chất độc hại/dễ cháy) nhằm nâng cao ý thức chấp hành quy chuẩn kỹ thuật an toàn của người thợ.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên đào tạo nghề: Học viên trình độ Trung cấp và sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Cơ khí thiết bị dầu khí, Cơ khí động lực tại các trường cao đẳng kỹ thuật, trường nghề trong và ngoài ngành Dầu khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học trước khi tiếp cận mô đun cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở và chuyên môn kỹ thuật gồm:
    • Môn học cơ sở: Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055), Hình học họa hình (MECM55025), Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001).
    • Mô đun kỹ năng thực hành bổ trợ: Gia công nguội cơ bản (MECM53104), Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105), Kỹ thuật hàn cơ bản (MECW53161).
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính thức, xây dựng kế hoạch bài giảng (giáo án), thiết kế phiếu hướng dẫn thực tập xưởng và đề thi đánh giá năng lực thực hành nghề.
  • Kỹ thuật viên và công nhân kỹ thuật: Tài liệu tham khảo tại chỗ cho đội ngũ kỹ thuật viên bảo trì, thợ cơ khí sửa chữa máy nén khí làm việc tại các trạm nén khí công trường, nhà máy lọc hóa dầu, xí nghiệp chế biến khí và các cơ sở công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho học viên trình độ Trung cấp và sinh viên Cao đẳng nghề ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí / Cơ khí thiết bị dầu khí, đồng thời phù hợp làm tài liệu bồi dưỡng nâng bậc thợ cho kỹ thuật viên bảo dưỡng cơ khí tại các nhà máy công nghiệp.

2. Người học cần có kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Học viên cần hoàn thành các môn học nền tảng về An toàn vệ sinh lao động, Vật liệu cơ khí, Dung sai lắp ghép, Vẽ kỹ thuật, cùng các kỹ năng thao tác cơ khí cơ bản như Gia công nguội và Gia công cắt gọt kim loại để có thể đọc bản vẽ và sử dụng thành thạo các dụng cụ đo kiểm, tháo lắp.

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

Giáo trình tập trung vào năng lực thực hành nghề nghiệp (chiếm 82/90 giờ đào tạo), cung cấp bảng thông số sai lệch hình học chi tiết, quy trình sửa chữa theo kích thước tiêu chuẩn (code), lực siết bu lông định mức và sơ đồ cấu tạo thực tế của các dòng thiết bị công nghiệp cụ thể (4BY-5/9, ЗИФ-55, ДK-9M, ПP-10).

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần kết hợp nghiên cứu trước nội dung lý thuyết cấu tạo, sơ đồ nguyên lý của từng bài học; đối chiếu với bảng thông số khe hở tiêu chuẩn trước khi vào xưởng thực hành; lập bảng trình tự tháo lắp và tích cực thảo luận nhóm (8–10 người) để giải quyết các phiếu bài tập tình huống kỹ thuật.

5. Những tài liệu tham khảo nào được khuyến nghị đọc kèm theo giáo trình?

Các tài liệu tham khảo chính được tổ bộ môn khuyến nghị gồm:

  • Giáo trình Máy nén khí – Đại học Quốc gia.
  • Giáo trình Bơm – Quạt – Máy nén khí – Các trường Đại học kỹ thuật.
  • Các quy trình thực hành, phiếu hướng dẫn thực tập và tài liệu hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất thiết bị được lưu hành tại xưởng thực tập.

Kết luận

Giáo trình "Bảo dưỡng – Sửa chữa máy nén khí" (Mã mô đun: MECM54108 / MECM53108) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp toàn diện hệ thống kiến thức cấu tạo, nguyên lý vận hành cùng quy trình công nghệ đo kiểm, bảo dưỡng và sửa chữa các loại máy nén khí piston, rotor và ly tâm công nghiệp.

Lộ trình đào tạo được xây dựng logic từ trang bị kiến thức cơ sở (Bài 1), rèn luyện kỹ năng thực hành chuyên sâu trên máy nén piston (Bài 2), mở rộng năng lực sang các chủng loại máy nén rotor và ly tâm (Bài 3, Bài 4), tạo tiền đề trực tiếp để học viên bước vào giai đoạn Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp dầu khí (MECM54210). Cùng với hệ thống học liệu bổ trợ tại xưởng thực tập thiết bị tĩnh và động, giáo trình là căn cứ đào tạo chuẩn mực nhằm cung cấp đội ngũ thợ cơ khí lành nghề đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật của ngành kinh tế và công nghiệp dầu khí.