GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: CÂN BẰNG ĐỘNG (MÃ MÔ ĐUN: MECP64147)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Cân bằng động (mã mô đun: MECP64147) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí, được ban hành 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 Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do tập thể giảng viên Huỳnh Công Hải và Lê Anh Dũng thuộc Tổ bộ môn Cơ khí – Khoa Cơ khí Động lực trực tiếp biên soạn nhằm phục vụ công tác giảng dạy và học tập nội bộ.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun thuộc nhóm các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề (Khối II.2) với thời lượng 4 tín chỉ (tổng cộng 90 giờ, bao gồm 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 4 giờ kiểm tra). Mô đun giữ vai trò trang bị hệ thống kiến thức và kỹ năng thực hành về hiện tượng mất cân bằng, chẩn đoán rung động và kỹ thuật cân bằng các cơ cấu chuyển động quay trong các hệ thống công nghệ nhà máy.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định cụ thể qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1): Người học hiểu rõ bản chất hiện tượng mất cân bằng, nguyên lý cân bằng vật thể quay và nắm vững các phương pháp khắc phục hiện tượng mất cân bằng.
  • Kỹ năng (B1): Vận hành máy cân bằng động; kiểm tra, phát hiện các chi tiết quay bị mất cân bằng; lập quy trình và thực hiện xử lý giảm thiểu mất cân bằng trên thiết bị.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, tính kiên trì, tỉ mỉ và tuân thủ nghiêm ngặt kỷ luật an toàn lao động trong môi trường kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo logic kết hợp giữa lý thuyết cơ học rung động, phân tích kết cấu động lực và kỹ năng vận hành thực tế trên thiết bị cân bằng chuyên dụng.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 7 bài học được thiết kế theo tiến trình đào tạo tích hợp lý thuyết và thực hành:

  1. Bài 1: Tổng quan về rung động (10 giờ: 6 LT, 4 TH): Giới thiệu bức tranh tổng quan về dao động cơ học, ảnh hưởng của rung động đến độ bền và tuổi thọ máy móc; lý thuyết rung động máy; thông số rung động; lực ly tâm và cơ chế sinh ra hiện tượng mất cân bằng; động học và chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ, 2 kỳ.
  2. Bài 2: Chẩn đoán hư hỏng bằng phân tích rung động (6 giờ: 4 LT, 2 TH): Phương pháp thu thập dữ liệu chẩn đoán; kỹ thuật phân tích tín hiệu rung động; khảo sát các thông số kết cấu của các cụm chi tiết chịu tải trọng động như thân máy, lót xi lanh, nắp máy, nhóm piston – chốt piston – xéc măng, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà.
  3. Bài 3: Các phương pháp cân bằng vật quay (10 giờ: 2 LT, 8 TH): Cơ sở lý thuyết và phương pháp cân bằng tĩnh; phương pháp cân bằng động; phân loại và khảo sát hoạt động của cơ cấu phân phối khí (loại dùng xu páp đặt/treo, van trượt, cơ cấu phối hợp) và các phương án dẫn động trục cam (bánh răng, xích, đai, trục).
  4. Bài 4: Máy cân bằng động (10 giờ: 3 LT, 6 TH, 1 KT): Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình vận hành máy cân bằng động; khảo sát các hệ thống chấp hành liên quan như hệ thống nhiên liệu bộ chế hòa khí, hệ thống phun xăng điện tử (EFI với khối điều khiển ECM và hệ thống cảm biến), hệ thống nhiên liệu diesel dùng bơm cao áp PE (bộ điều tốc cơ khí) và hệ thống điều tốc điện tử diesel (EDC/ECU).
  5. Bài 5: Lắp đặt vật quay trên máy cân bằng động (10 giờ: 4 LT, 5 TH, 1 KT): Kỹ thuật gá đặt và định vị các dạng rotor đặc thù: vật quay dạng đĩa, vật quay dạng trụ, lắp đặt theo kiểu công-sôn (cantilever), kiểu gối đỡ hai đầu và dạng bánh công tác cánh quạt.
  6. Bài 6: Đo kiểm tra lượng mất cân bằng của vật quay (20 giờ: 4 LT, 15 TH, 1 KT): Trình tự đo đạc, thu nhận tín hiệu và xác định giá trị, vị trí góc pha của lượng mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng động bằng thiết bị đo chuyên dụng.
  7. Bài 7: Xử lý hiện tượng mất cân bằng vật quay (23 giờ: 4 LT, 18 TH, 1 KT): Quy trình công nghệ triệt tiêu mất cân bằng thông qua phương pháp thêm khối lượng (hàn, bắt bu lông đối trọng) hoặc phương pháp giảm khối lượng (khoan, phay, mài bớt kim loại tại vị trí mất cân bằng).
[Bài 1: Rung động & Động học] ➔ [Bài 2: Chẩn đoán & Dữ liệu kết cấu] ➔ [Bài 3: Phương pháp Cân bằng]
                                                                               │
[Bài 7: Xử lý khối lượng]  [Bài 6: Đo kiểm mất cân bằng]  [Bài 5: Gá đặt]  [Bài 4: Vận hành máy]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết rung động và lực ly tâm: Giải thích bản chất lực quán tính ly tâm không cân bằng sinh ra khi trọng tâm vật quay không trùng với trục quay hình học, gây ra tải trọng động phụ phá hủy ổ trục và kết cấu máy.
  • Nguyên lý chuyển động và cân bằng cơ học: Thiết lập mối quan hệ giữa các điều kiện cân bằng tĩnh (tổng các véctơ lực ly tâm bằng 0) và cân bằng động (tổng véctơ lực ly tâm và tổng mômen lực ly tâm bằng 0).
  • Hệ thống điều khiển và tự động hóa: Phân tích cấu trúc hệ thống điều khiển điện tử trên thiết bị quay động lực, bao gồm cấu trúc điều khiển ECM trên hệ thống EFI (cảm biến trục khuỷu, góc mở bướm ga, áp suất nạp, lưu lượng khí nạp, cảm biến oxy) và hệ thống điều tốc điện tử EDC/ECU trên động cơ diesel.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Thực hiện thành thạo thao tác căn chỉnh, gá đặt phôi rotor trên gối đỡ máy cân bằng động theo đúng yêu cầu hình học (dạng đĩa, trụ, công-sôn, cánh quạt); thiết lập tham số đo lường trên giao diện máy.
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán: Đọc hiểu và phân tích dữ liệu rung động; phân biệt hiện tượng mất cân bằng tĩnh và mất cân bằng động; xác định chính xác độ lệch tâm khối lượng và góc pha mất cân bằng.
  • Năng lực can thiệp cơ khí: Lựa chọn và thực hiện phương pháp bù trừ khối lượng tối ưu (khoan, phay bớt kim loại hoặc gia công lắp thêm đối trọng) để đưa độ mất cân bằng còn lại về giới hạn tiêu chuẩn cho phép.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định phương pháp tổ chức giảng dạy tích cực, lấy người học làm trung tâm, phối hợp giữa trang bị lý thuyết và rèn luyện kỹ năng thực hành xưởng:

  • Phương pháp tiếp cận sư phạm:
    • Đối với giảng viên: Kết hợp thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kỹ thuật, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu, tổ chức thảo luận nhóm và hướng dẫn thực hành trực quan trên thiết bị máy móc.
    • Đối với học viên: Tự nghiên cứu bài giảng và tài liệu chỉ dẫn trước khi lên lớp; làm việc nhóm theo quy mô 8–10 người/nhóm để thảo luận các tình huống kỹ thuật và hoàn thành báo cáo thực hành.
  • Bài tập và câu hỏi thảo luận: Cuối mỗi bài học đều có hệ thống câu hỏi củng cố (như phân tích chu trình động cơ 2 kỳ/4 kỳ ở Bài 1; thông số thân máy, trục khuỷu, nhóm piston ở Bài 2; cơ cấu phối khí ở Bài 3; hệ thống phun nhiên liệu và điều tốc ở Bài 4).
  • Môi trường và điều kiện thực hành: Toàn bộ 58 giờ thực hành được tổ chức tại Xưởng Thiết bị tĩnh và động, sử dụng máy chiếu, máy cân bằng động chuyên dụng, dụng cụ đo kiểm rung động, quy trình thao tác chuẩn và phiếu học tập.
  • Quy định đánh giá kết quả: Đánh giá kết quả học tập thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH) với cơ cấu điểm:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) & Định kỳ (Hệ số 2): Chiếm trọng số 40% (bao gồm bài kiểm tra vấn đáp sau 57 giờ và bài kiểm tra định kỳ lý thuyết - thực hành sau 46 giờ).
    • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm trọng số 60% (hình thức thi tự luận kết hợp thực hành thao tác máy sau 90 giờ đào tạo).
    • Quy đổi điểm: Điểm tổng kết tính theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân) và chuyển đổi sang thang điểm chữ cùng thang điểm 4 theo quy chế tín chỉ.
  • Quy định tự học: Học viên bắt buộc tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết; trường hợp vắng quá 30% thời lượng lý thuyết phải học lại mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cơ sở pháp lý và tính ứng dụng công nghiệp: Giáo trình được ban hành năm 2022 theo Quyết định 207/QĐ-CĐDK, phục vụ trực tiếp cho việc đào tạo nhân lực kỹ thuật vận hành các nhà máy chế biến dầu khí, nhà máy điện, xí nghiệp công nghiệp thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam.
  • Tích hợp công nghệ chẩn đoán và điều khiển mới: Bên cạnh các kết cấu cơ khí cổ điển (bộ chế hòa khí, bộ điều tốc cơ khí), giáo trình cập nhật kiến thức về hệ thống điều khiển điện tử gồm:
    • Hệ thống phun xăng điện tử (EFI) điều khiển qua khối ECM tiếp nhận dữ liệu từ mạng lưới cảm biến đa điểm (vận tốc trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, độ chân không, cảm biến oxy khí thải).
    • Hệ thống điều tốc điện tử diesel (EDC – Electronic Diesel Control) ứng dụng bộ điều khiển trung tâm ECU, cơ cấu chấp hành điện từ và cảm biến dịch chuyển thanh răng, nâng cao độ chính xác trong định lượng nhiên liệu và kiểm soát tốc độ rotor.
  • Định hướng thực hành chuyên sâu: Thời lượng thực hành, bài tập và thí nghiệm chiếm 64,4% tổng thời lượng mô đun (58/90 giờ), tập trung sâu vào các kỹ năng thao tác thực tế: gá đặt phôi rotor nhiều biên dạng, đo kiểm sai số và thao tác bù trừ khối lượng cơ khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên/Học viên đào tạo: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp khối kỹ thuật động lực.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Trước khi học mô đun Cân bằng động (MECP64147), người học cần hoàn thành các mô đun cơ sở và chuyên môn trong khung chương trình:
    • 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)
    • Gia công nguội cơ bản (MECM53104)
    • Nguyên lý – Chi tiết máy (MECM62015)
    • Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (MECM64016)
  • Giảng viên và cán bộ kỹ thuật: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chuẩn, căn cứ xây dựng giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành và ngân hàng đề thi đánh giá kỹ năng nghề.
  • Cán bộ kỹ thuật tự học và tham khảo: Nhân viên vận hành, bảo dưỡng rotor bơm, quạt công nghiệp và máy nén khí tại các nhà máy công nghiệp có thể sử dụng làm tài liệu quy trình tra cứu kỹ thuật cân bằng rotor tại hiện trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế chính xác cho đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình biên soạn cho học viên trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam).

2. Người học cần đáp ứng những điều kiện tiên quyết nào để học mô đun này?

Người học cần tích lũy các kiến thức cơ sở ngành gồm Dung sai (MECM53001), Cơ kỹ thuật (MECM64011), Chi tiết máy (MECM62015), Vật liệu cơ khí (MECM53002) và Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (MECM64016).

3. Cấu trúc thời lượng của mô đun MECP64147 được phân bổ như thế nào?

Mô đun có tổng thời lượng 90 giờ (4 tín chỉ), trong đó: 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thí nghiệm/bài tập thảo luận và 4 giờ kiểm tra định kỳ/kết thúc.

4. Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá kết quả mô đun Cân bằng động là gì?

Đánh giá gồm 2 phần: Điểm kiểm tra thường xuyên và định kỳ (trọng số 40% - vấn đáp, tự luận, thực hành) và Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60% - tự luận và thực hành máy). Học viên phải tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết để đủ điều kiện dự thi. Điểm số tính trên thang điểm 10 và quy đổi sang thang điểm 4 theo Thông tư 09/2017/TT-LĐTBXH.

5. Những tài liệu tham khảo chính nào được sử dụng trong giáo trình?

Giáo trình được biên soạn dựa trên nguồn tài liệu chuyên khảo trong và ngoài nước, trong đó có hai tài liệu tham khảo chính được nêu tại danh mục:

  • Dynamic balancing solution – HoneyB
  • Vibration Analysis Of Rotating Equipment – TS. Lê Đình Tuân

Kết luận

Giáo trình mô đun Cân bằng động (MECM64147) cung cấp tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh về lý thuyết rung động, phân tích chẩn đoán kết cấu và quy trình công nghệ cân bằng rotor trên thiết bị công nghiệp. Kiến thức và kỹ năng trong giáo trình đóng vai trò nền tảng để học viên tiếp tục thực hiện các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo, bao gồm: Sửa chữa – Bảo dưỡng bơm 1 & 2 (MECM53107, MECM63120), Sửa chữa – Bảo dưỡng quạt (MECP65148), Sửa chữa – Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108), Thực tập sản xuất (MECM54210) và thực hiện Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222). Để hoàn thiện năng lực chuyên môn, người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng các tài liệu tham khảo chuyên ngành của HoneyB và TS. Lê Đình Tuân theo quy định học phần.