Giáo trình hiệu chuẩn thiết bị đo lường nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa Trường Cao đẳng Dầu khí

Giáo trình hiệu chuẩn thiết bị đo lường cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa tại trường cao đẳng dầu khí năm 2020, cung cấp kiến thức chuyên sâu.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Thịnh - Chủ Biên
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa
• Đề tài: Giáo Trình Hiệu Chuẩn Thiết Bị Đo Lường Nghề Sửa Chữa Tự Động Hóa
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• 1. BÀI 1: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG
• 1.1. Xác định các công việc hiệu chuẩn
• 1.2. Tín hiệu vào hoặc nguồn vào
• 1.3. Tín hiệu hoặc nguồn ra
• 1.4. Các khái niệm về hiệu chuẩn
• 1.5. Quá trình hiệu chuẩn
• 1.6. Phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm
• 2. BÀI 2: HIỆU CHUẨN CÁC THIẾT BỊ KIỂU KHÍ NÉN VÀ KIỂU TƯƠNG TỰ
• 2.1. Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu khí nén
• 2.1.1. Thiết bị hiệu chuẩn đa năng kiểu khí nén
• 2.1.2. Transmitter áp suất chênh kiểu khí nén
• 2.1.3. Nguyên lý hoạt động
• 2.1.4. Tổng quan quy trình hiệu chuẩn thiết bị kiểu khí nén
• 2.2. Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu tương tự
• 2.2.1. Thiết bị hiệu chuẩn đa năng kiểu tương tự
• 2.2.2. Transmitter áp suất chênh kiểu tương tự
• 2.2.3. Áp suất thủy tĩnh
• 2.2.4. Đo mức bồn hở
• 2.2.5. Đo mức bồn kín có áp suất
• 2.2.6. Zero và Span của Rosemount 1151
• 2.2.7. Transmitter nhiệt độ với ngõ ra tương tự
• 3. BÀI 3: TRANSMITTER THÔNG MINH
• 3.1. Giao thức HART
• 3.2. Hiệu chuẩn các thiết bị HART
• 3.2.1. Tóm tắt cấu trúc bên trong của thiết bị HART
• 3.2.5. Hiệu chuẩn Transmitter áp suất thông minh kiểu HART
• 3.2.6. Các lưu ý khi kiểm tra và hiệu chuẩn
• 4. BÀI 4: TRANSDUCER VÀ BỘ ĐỊNH VỊ VAN
• 4.1. Bộ định vị van
• 4.1.1. Bộ định vị kiểu khí nén và kiểu điện-khí nén
• 4.1.2. Bộ định vị thông minh (bộ điều khiển van kỹ thuật số)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Hiệu Chuẩn Thiết Bị Đo Lường 2020

Giáo trình Hiệu chuẩn thiết bị đo lường Nghề sửa chữa tự động hóa 2020 được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên. Nội dung giáo trình bao gồm các bài học về hiệu chuẩn thiết bị đo lường, các thiết bị kiểu khí nén và tương tự, cũng như các thiết bị thông minh. Mục tiêu chính là giúp sinh viên nắm vững quy trình hiệu chuẩn và ứng dụng thực tiễn trong ngành tự động hóa.

1.1. Mục tiêu và đối tượng của giáo trình

Giáo trình này hướng đến sinh viên hệ trung cấp và cao đẳng nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa, nhằm trang bị kiến thức về hiệu chuẩn thiết bị đo lường.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình

Nội dung giáo trình được chia thành 4 bài học chính, mỗi bài tập trung vào một khía cạnh khác nhau của hiệu chuẩn thiết bị đo lường.

II. Thách thức trong việc Hiệu Chuẩn Thiết Bị Đo Lường

Việc hiệu chuẩn thiết bị đo lường gặp nhiều thách thức, bao gồm sự đa dạng của các loại thiết bị và yêu cầu về độ chính xác cao. Các thiết bị đo lường cần được hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong quá trình hoạt động. Điều này đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có kiến thức vững về các phương pháp hiệu chuẩn.

2.1. Độ chính xác và độ tin cậy của thiết bị

Độ chính xác của thiết bị đo lường ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đo. Việc hiệu chuẩn không chính xác có thể dẫn đến sai số lớn trong quá trình vận hành.

2.2. Sự đa dạng của thiết bị đo lường

Các thiết bị đo lường hiện nay rất đa dạng, từ thiết bị khí nén đến thiết bị điện tử thông minh, mỗi loại đều có yêu cầu hiệu chuẩn riêng.

III. Phương Pháp Hiệu Chuẩn Thiết Bị Đo Lường Hiện Nay

Có nhiều phương pháp hiệu chuẩn thiết bị đo lường, trong đó phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm được sử dụng phổ biến nhất. Phương pháp này giúp đảm bảo rằng thiết bị hoạt động chính xác trong toàn bộ dải đo. Ngoài ra, việc sử dụng bộ hiệu chuẩn đa năng cũng là một giải pháp hiệu quả.

3.1. Hiệu chuẩn 5 điểm

Phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm kiểm tra và thiết lập mức ngõ ra tại 5 điểm khác nhau, từ đó đảm bảo tính chính xác trong toàn bộ dải đo.

3.2. Sử dụng bộ hiệu chuẩn đa năng

Bộ hiệu chuẩn đa năng cho phép thực hiện nhiều loại hiệu chuẩn khác nhau, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả công việc.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Giáo Trình Hiệu Chuẩn

Giáo trình không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn hướng dẫn sinh viên thực hành hiệu chuẩn thiết bị trong môi trường thực tế. Việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn giúp sinh viên nắm vững quy trình và kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp sau này.

4.1. Thực hành hiệu chuẩn thiết bị

Sinh viên sẽ được thực hành hiệu chuẩn các thiết bị đo lường trong phòng thí nghiệm, từ đó củng cố kiến thức lý thuyết đã học.

4.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Kết quả từ các nghiên cứu và thực hành sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của hiệu chuẩn trong ngành tự động hóa.

V. Kết Luận và Tương Lai của Giáo Trình Hiệu Chuẩn

Giáo trình Hiệu chuẩn thiết bị đo lường Nghề sửa chữa tự động hóa 2020 là tài liệu quan trọng giúp sinh viên trang bị kiến thức và kỹ năng cần thiết. Tương lai của giáo trình sẽ tiếp tục được cập nhật để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp tự động hóa.

5.1. Đánh giá hiệu quả giáo trình

Giáo trình đã nhận được phản hồi tích cực từ sinh viên và giảng viên, cho thấy tính ứng dụng cao trong thực tế.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Giáo trình sẽ được cập nhật thường xuyên để phù hợp với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu của thị trường lao động.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG (MÃ MÔ-ĐUN: TĐH19MĐ07)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô-đun Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (Mã mô-đun: TĐH19MĐ07) được ban hành theo Quyết định số 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Tài liệu do tập thể giảng viên Tổ Kỹ thuật Điện và Tự động hóa biên soạn, gồm ông Nguyễn Xuân Thịnh (Chủ biên), bà Phạm Thị Thu Hường và ông Tô Minh Dần. Mô-đun thuộc khối kiến thức chuyên môn ngành/nghề bắt buộc trong chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp, được áp dụng giảng dạy chính thức từ năm 2018.

                    CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO SCTBTĐH
   MÔ-ĐUN TIÊN QUYẾT                           MÔ-ĐUN CHUYÊN MÔN
  • Thiết bị đo lường (TĐH19MH05)            • HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG
  • Bản vẽ thiết bị đo lường (TĐH19MH06)       (TĐH19MĐ07 - 120 giờ)
              KHỐI THIẾT BỊ TRUYỀN THỐNG                                    KHỐI THIẾT BỊ SỐ HÓA
       • Thiết bị khí nén (3-15 psi)                                 • Thiết bị thông minh HART
       • Thiết bị điện tử tương tự (4-20 mA)                         • Bộ điều khiển van số DVC6000

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc chuẩn hóa các chuẩn đầu ra (Learning Outcomes) về ba phương diện:

• Về kiến thức (A1–A4): Xác định quá trình hiệu chuẩn, phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm, thiết bị chuẩn dùng cho tín hiệu khí nén và tương tự, cấu trúc transmitter thông minh giao thức HART, nguyên lý transducer và bộ định vị van.
• Về kỹ năng (B1–B4): Thực hiện hiệu chuẩn các transmitter áp suất, transmitter nhiệt độ, bộ chuyển đổi tín hiệu (transducer) và bộ định vị van (khí nén, điện - khí nén, kỹ thuật số); hoàn thành các biên bản hiệu chuẩn kỹ thuật theo biểu mẫu.
• Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính cẩn thận, tuân thủ quy chuẩn an toàn khi thao tác với hệ thống áp lực/tín hiệu điện và duy trì vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình có tổng thời lượng 120 giờ, phân bổ thành 28 giờ lý thuyết, 87 giờ thực hành/thí nghiệm và 5 giờ kiểm tra. Cấu trúc nội dung tiếp cận từ các nguyên lý đo lường - hiệu chuẩn chuẩn mực quốc tế, phân loại trực tiếp theo 3 nhóm dạng tín hiệu truyền tải trong công nghiệp: khí nén, tương tự (analog) và truyền thông số thông minh.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

                      CẤU TRÚC NỘI DUNG 4 BÀI HỌC
 BÀI 1 (15h)      BÀI 2 (64h)      BÀI 3 (26h)      BÀI 4 (15h)      ĐÁNH GIÁ (5h)
• Khái niệm      • Thiết bị       • Giao thức      • Transducer      • 02 Lý thuyết
• Tính Span/Zero   khí nén          HART             I/P             • 03 Thực hành
• Quy trình      • Thiết bị       • 3 tầng xử lý   • Bộ định vị      • Thi kết thúc
  5 điểm           tương tự         (Input/Mid/Out)  3582 / DVC6000    (Tích hợp)
• Lưu hồ sơ      •Head pressure   • Sensor/Loop
                 • Rosemount 1151   Trim

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được bố cục thành 04 bài học chuyên đề bám sát yêu cầu bảo dưỡng hệ thống tự động hóa:

1. Bài 1: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (15 giờ: 14 LT, 1 KT): Cung cấp các khái niệm nền tảng về hiệu chuẩn (Calibration), liên kết chuẩn (Traceability) với các tổ chức tiêu chuẩn quốc gia như NIST, nguồn/tín hiệu vào-ra, phân biệt phạm vi đo (Range) và khoảng đo (Span). Trọng tâm là quy trình phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm (kiểm tra 9 điểm: 0%, 25%, 50%, 75%, 100%, 75%, 50%, 25%, 0% span) và phương pháp 3 điểm để xác định sai số và độ trễ (hysteresis) của thiết bị; cách thiết lập biên bản lưu hồ sơ hiệu chuẩn.
2. Bài 2: Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu khí nén và kiểu tương tự (64 giờ: 4 LT, 58 TH, 2 KT): Khảo sát cấu tạo và quy trình 7 bước hiệu chuẩn transmitter chênh áp khí nén (DP cell như Foxboro 13A, Siemens dòng 50) sử dụng bộ hiệu chuẩn khí nén (Fluke 719, GE Druck DPI 620-IS, Crystal HPC40, Wally Box). Phân tích kỹ thuật đo mức bồn hở, bồn kín có áp suất với lắp đặt chân khô (dry leg) và chân ướt (wet leg); tính toán điểm zero âm (Suppressed zero), zero dương (Elevated zero); quy trình hiệu chuẩn zero - span trên transmitter tương tự chuẩn 4-20 mA (Rosemount 1151DP) và transmitter nhiệt độ (sử dụng cảm biến Thermocouple, RTD, bộ hiệu chuẩn Fluke 724/725).
3. Bài 3: Transmitter thông minh (26 giờ: 4 LT, 22 TH): Phân tích giao thức truyền thông HART (Highway Addressable Remote Transducer), cấu trúc 3 tầng xử lý tín hiệu bên trong thiết bị HART (Tầng vào - Input stage, Tầng giữa - Middle stage, Tầng ra - Output stage). Hướng dẫn quy trình hiệu chỉnh cảm biến (Sensor trim), hiệu chỉnh dòng điện vòng (Current loop trim/D-A trim) và quy trình hiệu chuẩn bằng bộ giao tiếp hiện trường hoặc thiết bị tích hợp đa năng Fluke 754.
4. Bài 4: Transducer và bộ định vị van (15 giờ: 6 LT, 7 TH, 2 KT): Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình căn chỉnh bộ chuyển đổi tín hiệu điện - khí nén (Transducer I/P), bộ định vị van khí nén/điện khí nén Fisher dòng 3582/3582i và bộ điều khiển van kỹ thuật số Fisher FIELDVUE DVC6000.

                      MÔ HÌNH 3 TẦNG THIẾT BỊ HART
                      
• Bộ biến đổi A/D           • Chuyển đổi PV -> mA       • Bộ biến đổi D/A
• Số đếm thô -> PV            dạng số (Toán học)        • Xuất dòng 4-20 mA
• Bảng tra/Hàm truyền       • Tính toán Range/Span        vật lý
• Cần: Sensor Trim          • KHÔNG cần hiệu chuẩn      • Cần: Loop Trim

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình trang bị hệ thống lý thuyết đo lường và tính toán công nghiệp chuẩn xác:

• Mối quan hệ Toán học giữa Range và Span: Xác định giá trị tín hiệu tại điểm phần trăm khoảng đo bất kỳ qua công thức: $$\text{Giá trị} = (\text{Giá trị lớn nhất} - \text{Giá trị nhỏ nhất}) \times \text{Giá trị %} + \text{Giá trị nhỏ nhất}$$
• Nguyên lý Áp suất thủy tĩnh (Head pressure): Áp suất chất lỏng tác động lên màng đo không phụ thuộc vào hình dạng bồn chứa: $$P = h \times sg$$ (trong đó $h$ là chiều cao cột chất lỏng, $sg$ là tỷ trọng chất lỏng).
• Công thức tính toán Range cho bồn hở và bồn kín:
  • Bồn hở có điểm đặt transmitter thấp hơn đáy: $\text{Range} = e \text{ đến } (e + h)$ với $e = Y \times sg$, $h = X \times sg$.
  • Bồn kín có áp suất lắp kiểu chân ướt (Wet leg): $\text{Range} = (e - s) \text{ đến } (e + h - s)$ với $s = Z \times sg_2$.
• Cơ chế cân bằng lực và chuyển đổi tín hiệu: Đòn bẩy quay quanh điểm tựa (fulcrum), cơ cấu thanh chặn - ống phun (flapper - nozzle), rơle khí nén và mạch biến đổi A/D, D/A số hóa.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật chuyên sâu: Sử dụng thành thạo các thiết bị tạo áp suất (bơm tay, bơm điện), thiết bị đo/phát dòng và áp suất chuẩn (Fluke 725, Fluke 754, Druck DPI 620-IS); đấu nối nguồn vòng (loop power); thao tác cài đặt các tham số cấu hình qua giao tiếp HART.
• Kỹ năng phân tích và tính toán: Khả năng tính toán bù trừ sai lệch áp suất thủy tĩnh cho các ứng dụng đo mức phức tạp; xác định hiện tượng phụ thuộc lẫn nhau giữa điểm Zero và Span trên các dòng transmitter analog (như thuật toán chỉnh bù sai số hệ số 0,25 trên Rosemount 1151DP).
• Kỹ năng nghề nghiệp thực tế: Đọc hiểu tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất, cô lập thiết bị an toàn khỏi hệ thống công nghệ, xả áp, cân bằng van phân phối (manifold) và lập biên bản kiểm định, hiệu chuẩn theo quy định công nghiệp.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Chương trình áp dụng phương pháp tiếp cận tích hợp giữa lý thuyết và thực hành, lấy người học làm trung tâm:

                            PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ
 KIỂM TRA THƯỜNG XUYÊN              KIỂM TRA ĐỊNH KỲ           THI KẾT THÚC MÔ-ĐUN
 • 02 bài                           • 05 bài:                  • Tích hợp LT + TH
 • Hỏi đáp, viết <30p,                - 02 bài Lý thuyết       • Thời gian: 60 - 120p
   chấm điểm thực hành                - 03 bài Thực hành       • Đánh giá toàn diện
                                      (45 - 60 phút/bài)         chuẩn đầu ra A, B, C

• Tiếp cận sư phạm: Giảng viên áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm diễn giảng định hướng, kỹ thuật đặt câu hỏi vấn đáp và dạy học giải quyết vấn đề (Problem-based learning) dựa trên các sự cố sai số đo lường thực tế tại nhà máy. Giờ lý thuyết được tổ chức tập trung; giờ thực hành được phân chia theo ca nhóm nhỏ tại phòng thực hành thiết bị đo lường chuyên dụng.
• Bài tập thực hành và tình huống (Case Studies): Người học trực tiếp thực hành trên các mô hình bồn chứa thực tế, thiết lập dải đo cho transmitter Siemens dòng 50, cân chỉnh zero/span cho transmitter Rosemount 1151DP range 4 (0-100 inH2O), mô phỏng tín hiệu nhiệt ngõ vào bằng cặp nhiệt điện (TC) và điện trở nhiệt (RTD) trên thiết bị chuẩn Fluke.
• Hình thức kiểm tra - đánh giá:
  • Kiểm tra thường xuyên: 02 bài (vấn đáp chuyên môn hoặc bài viết dưới 30 phút, đánh giá thao tác thực hành).
  • Kiểm tra định kỳ: 05 bài (02 bài kiểm tra viết lý thuyết thời lượng 45 phút; 03 bài kiểm tra thực hành tay nghề thời lượng 60 phút theo phiếu đánh giá).
  • Thi kết thúc mô-đun: Hình thức tích hợp lý thuyết (vấn đáp/viết/trắc nghiệm) và thực hành trực tiếp trên thiết bị chuẩn tại xưởng, thời gian từ 60 đến 120 phút.
• Yêu cầu tự học và làm việc nhóm: Người học phải nghiên cứu trước giáo trình và tài liệu tham khảo được cung cấp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại); tham gia thảo luận nhóm từ 6-8 người về các chủ đề chuyên sâu trước khi tiến hành bài thực hành.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình mô-đun Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (2020) thể hiện tính cập nhật và giá trị học thuật qua các yếu tố:

                        CÁC YẾU XÚC TÁC CHUẨN HÓA
CHUẨN HÓA QUỐC TẾ               TÍNH LIÊN TỤC CÔNG NGHỆ         TIÊU CHUẨN LIÊN KẾT CHUẨN
Tích hợp bộ giáo trình          Bao quát từ khí nén             Tuân thủ hệ thống chuẩn
NCCER Hoa Kỳ (Level 2, 3, 4 -   (Foxboro), analog 4-20mA        đo lường quốc gia (NIST),
Pearson Education 2015).        đến kỹ thuật số (HART, DVC).    biên bản kiểm định đồng bộ.

• Kế thừa và chuẩn hóa chương trình đào tạo: Giáo trình được nâng cấp và hoàn thiện từ bản lưu hành nội bộ năm 2017 của Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa khung chương trình theo các quy định đào tạo nghề nghiệp hiện hành và Quyết định 198/QĐ-CĐDK năm 2020.
• Tham chiếu tiêu chuẩn nghề nghiệp quốc tế: Nội dung tài liệu đối chiếu trực tiếp với hệ thống giáo trình đào tạo kỹ thuật viên đo lường của Trung tâm Giáo dục và Nghiên cứu Xây dựng Quốc gia Hoa Kỳ (NCCER - Instrumentation Level 2, Level 3, Level 4 Trainee Guide, Xuất bản lần thứ 3 bởi Pearson Education, Inc., New York, 2015).
• Tích hợp toàn diện các thế hệ công nghệ đo lường: Không chỉ giảng dạy công nghệ vi xử lý hiện đại, giáo trình duy trì đào tạo bài bản các hệ thống khí nén truyền thống (Foxboro 13A, Siemens dòng 50) và tương tự (Rosemount 1151) vốn vẫn đang vận hành ổn định trong các nhà máy lọc hóa dầu, xí nghiệp khí và giàn khoan.
• Cập nhật kỹ thuật truyền thông số công nghiệp: Phân tích bản chất việc ghép kênh tín hiệu số tần số cao (FSK theo chuẩn Bell 202) trên nền dòng 4-20 mA của giao thức HART; phương pháp tiếp cận thiết bị điều khiển van kỹ thuật số hiện đại Fisher FIELDVUE DVC6000.
• Gắn liền với tiêu chuẩn liên kết chuẩn (Metrological Traceability): Nhấn mạnh quy định kiểm định định kỳ, tính pháp lý của tem hiệu chuẩn và chứng chỉ liên kết chuẩn từ các viện đo lường quốc gia (như NIST).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Tài liệu được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và sản xuất kỹ thuật:

                      ĐỐI TƯỢNG VÀ ĐIỀU KIỆN TIÊN QUYẾT
SINH VIÊN CAO ĐẲNG / TRUNG CẤP                                GIẢNG VIÊN & KỸ THUẬT VIÊN
• Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa                         • Giảng dạy tích hợp lý thuyết - thực hành
• Điều kiện: Hoàn thành TĐH19MĐ01, TĐH19MĐ02,                 • Tài liệu tra cứu quy trình hiệu chuẩn
  KTĐ19MĐ08, TĐH19MĐ04, TĐH19MH05, TĐH19MH06                    tại các nhà máy công nghiệp / dầu khí

• Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành Đo lường - Tự động hóa (Instrumentation and Control).
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các mô-đun/môn học cơ sở và chuyên môn trước đó trong khung chương trình:
  • An toàn Tự động hóa (TĐH19MĐ01)
  • Điện tử cơ bản (TĐH19MĐ02)
  • Đo lường điện (KTĐ19MĐ08)
  • Kỹ thuật số (TĐH19MĐ04)
  • Thiết bị đo lường (TĐH19MH05)
  • Bản vẽ thiết bị đo lường (TĐH19MH06)
• Giảng viên và cán bộ đào tạo: Giảng viên sử dụng giáo trình để biên soạn giáo án lý thuyết, giáo án tích hợp, thiết kế các bài thực hành chuyên sâu và lập bảng tiêu chí đánh giá kỹ năng tay nghề (Rubrics) cho sinh viên.
• Kỹ thuật viên tại doanh nghiệp: Làm tài liệu tham khảo, cẩm nang tra cứu quy trình chuẩn hóa thao tác bảo dưỡng, kiểm tra và hiệu chuẩn thiết bị đo lường tại các cơ sở công nghiệp dầu khí, hóa chất, xử lý nước và năng lượng.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được thiết kế cho người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa, kỹ thuật viên bảo dưỡng thiết bị đo lường (Instrumentation Technician) tại các nhà máy công nghiệp, cũng như giảng viên chuyên ngành tự động hóa.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở về An toàn tự động hóa, Điện tử cơ bản, Kỹ thuật số, Đo lường điện và đặc biệt là hai môn học chuyên ngành bắt buộc: Thiết bị đo lường (TĐH19MH05) và Bản vẽ thiết bị đo lường (TĐH19MH06).

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

Giáo trình phân bổ thời lượng thực hành vượt trội (87 giờ thực hành trên tổng số 120 giờ, chiếm 72,5%), cung cấp các bài toán tính toán dải đo thực tế (chân khô, chân ướt, zero âm, zero dương) và quy trình từng bước trên các thiết bị cụ thể (Fluke 725/754, Rosemount 1151DP, Fisher 3582, DVC6000) dựa theo chuẩn đào tạo quốc tế NCCER (Mỹ).

4. Làm sao để tự học hiệu quả với tài liệu này?

Người học cần kết hợp việc đọc hiểu lý thuyết nguyên lý đo lường, làm đầy đủ các bài tập củng cố sau mỗi bài học, nắm vững công thức tính phần trăm khoảng đo (Span) và tích cực tham gia các buổi thảo luận nhóm từ 6-8 người trước khi thực hành trên mô hình thật.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Kèm theo giáo trình là hệ thống giáo án bài giảng của giảng viên, tài liệu tham khảo nội bộ Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (2017), bộ tài liệu NCCER Instrumentation Trainee Guide (Level 2, 3, 4 - Pearson 2015), cùng hệ thống phiếu hướng dẫn thực hành và phiếu đánh giá kỹ năng định kỳ.

---

Kết luận

Giáo trình Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (Mã mô-đun: TĐH19MĐ07) cung cấp hệ thống hóa quy chuẩn kỹ thuật về công tác kiểm chuẩn các thiết bị đo lường áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, mức và cơ cấu chấp hành trong hệ thống tự động hóa công nghiệp. Thông qua việc phân loại theo ba nhóm công nghệ (khí nén, tương tự và thông minh HART), tài liệu định hình lộ trình học tập logic từ kiến thức cơ bản về sai số đo lường đến kỹ năng căn chỉnh chuyên sâu trên các thiết bị thực tế.

Mô-đun là mắt xích liên kết trực tiếp với các học phần nâng cao tiếp theo trong chương trình đào tạo SCTBTĐH, bao gồm Lắp đặt hệ thống TĐH (TĐH19MĐ08, TĐH19MĐ09), Cơ sở điều khiển quá trình (TĐH19MĐ10), PLC (TĐH19MĐ15), Hệ thống điều khiển phân tán DCS (TĐH19MĐ17) và Thực tập sản xuất (TĐH19MH22).

---

Bảng tra cứu thông tin thư mục học thuật

Thông tin	Dữ kiện
Tên tài liệu	Giáo trình mô-đun: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường
Mã mô-đun	TĐH19MĐ07
Trình độ đào tạo	Cao đẳng / Trung cấp
Nghề đào tạo	Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH)
Cơ quan ban hành	Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam)
Quyết định ban hành	Số 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020
Nhóm tác giả	Nguyễn Xuân Thịnh (Chủ biên), Phạm Thị Thu Hường, Tô Minh Dần
Thời lượng đào tạo	120 giờ (28 LT, 87 TH/TN/TL/BT, 5 Kiểm tra)
Tài liệu tham khảo chính	• Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (Nguyễn Xuân Thịnh, CĐDK, 2017) • NCCER Instrumentation Level 2, 3, 4 Trainee Guide (Pearson Education, 2015)

Trích đoạn nội dung tài liệu

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Hiệu chuẩn thiết bị đo lường được dịch và biên soạn dành cho sinh viên hệ trung cấp và cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí và thuộc môn học chuyên ngành. Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học Thiết bị đo lường.

Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường Bài 2: Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu khí nén và kiểu tương tự Bài 3: Transmitter thông minh Bài 4: Transducer và bộ định vị van Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các đồng nghiệp Tổ Kĩ Thuật Điện và Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được sự kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Chân thành cảm ơn. Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn 1.

Nguyễn Xuân Thịnh - Chủ biên 2. Phạm Thị Thu Hường 4. Tô Minh Dần MỤC LỤC 1 BÀI 1: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG .1 Xác định các công việc hiệu chuẩn .1 Tín hiệu vào hoặc nguồn vào .2 Tín hiệu hoặc nguồn ra .3 Các khái niệm về hiệu chuẩn .4 Quá trình hiệu chuẩn .2 Phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm. 19 2 BÀI 2: HIỆU CHUẨN CÁC THIẾT BỊ KIỂU KHÍ NÉN VÀ KIỂU TƯƠNG TỰ 25 2.1 Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu khí nén .1 Thiết bị hiệu chuẩn đa năng kiểu khí nén .2 Transmitter áp suất chênh kiểu khí nén .3 Nguyên lý hoạt động .4 Tổng quan quy trình hiệu chuẩn thiết bị kiểu khí nén .2 Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu tương tự .1 Thiết bị hiệu chuẩn đa năng kiểu tương tự.2 Transmitter áp suất chênh kiểu tương tự .3 Áp suất thủy tĩnh .4 Đo mức bồn hở .5 Đo mức bồn kín có áp suất .6 Zero và Span của Rosemount 1151.7 Transmitter nhiệt độ với ngõ ra tương tự.

42 3 BÀI 3: TRANSMITTER THÔNG MINH.1 Giao thức HART .2 Hiệu chuẩn các thiết bị HART .1 Tóm tắt cấu trúc bên trong của thiết bị HART .5 Hiệu chuẩn Transmitter áp suất thông minh kiểu HART .6 Các lưu ý khi kiểm tra và hiệu chuẩn. 51 4 BÀI 4: TRANSDUCER VÀ BỘ ĐỊNH VỊ VAN .2 Bộ định vị van .1 Bộ định vị kiểu khí nén và kiểu điện-khí nén .2 Bộ định vị thông minh (bộ điều khiển van kỹ thuật số). 61 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 64 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Bộ hiệu chuẩn đa năng.

16 Hình 1-2: Một ví dụ về mẫu tài liệu hiệu chuẩn. 22 Hình 2-1: Các bộ hiệu chuẩn khi nén. 28 Hình 2-2: Transmitter DP kiểu khí nén. 29 Hình 2-3: Transmitter DP kiểu khí nén được lắp đặt để đo lưu lượng.

30 Hình 2-4: Transmitter chênh áp kiểu khí nén Foxboro 13A. 30 Hình 2-5: Bộ hiệu chuẩn vòng Fluke 725. 34 Hình 2-6: Các kiểu lắp đặt của transmitter lưu lượng kiểu DP điển hình. 35 Hình 2-7: Một LT được gắn thấp hơn mức nhỏ nhất.

37 Hình 2-8: Lắp đặt bồn hở với điểm zero âm. 37 Hình 2-9: Bù tỷ trọng của chất lỏng trong chân ướt. 38 Hình 2-10: Zero dương trong lắp đặt kiểu chân ướt. 40 Hình 2-11: Vị trí các nút chỉnh zero và span của transmitter Rosemount 1151.

41 Hình 3-1: Bộ giao tiếp HART cầm tay. 48 Hình 3-2: Nguyên lý hoạt động của một Transmitter HART. 49 Hình 3-3: Fluke 754 được kết hợp giữa bộ hiệu chuẩn và bộ giao tiếp. 51 Hình 4-1: Mặt cắt của một transducer I/P.

57 Hình 4-2: Liên kết cơ khí của ty cơ cấu chấp hành van với bộ định vị. 58 Hình 4-3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ định vị khí nén Fisher dòng 3582. 59 Hình 4-4: Bộ định vị điện-khí nén hãng Fisher dòng 3582i. 61 Hình 4-5: Sơ đồ khối bộ điều khiển van kỹ thuật số Fisher FIELDVUE DVC6000.

62 CHƯƠNG TRÌNH MÔ-ĐUN: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 1. Tên mô-đun: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường 2. Mã mô-đun: TĐH19MĐ07 Thời gian thực hiện mô-đun: 120 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành: 87 giờ; Kiểm tra: 05 giờ). Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô-đun: 3.

Vị trí: Là mô-đun thuộc các mô-đun chuyên ngành của chương trình đào tạo. Môn đun này được dạy sau.môn học thiết bị đo lường và môn học tài liệu và bản vẽ thiết bị đo lường. Tính chất: Mô mô-đunđun này trang bị những kiến thức và kỹ năng về công việc hiệu chuẩn, các qui trình hiệu chuẩn thiết bị khí nén, thiết bị điện tử , các thiết bị thông minh (HART), các transducer và bộ định vị van. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là môn học khoa học mang tính thực tế và ứng dụng thực tiễn dành cho đối tượng là người học chuyên ngành đo lường tự động hóa (Instrumentation).

Mô-đun này đã được đưa vào giảng dạy tại trường Cao Đẳng Dầu Khí từ năm 2018 đến nay. Nội dung chủ yếu của mô-đun này nhằm cung cấp các kiến thức và kỹ năng thuộc lĩnh vực đo lường tự động hóa: (1) Mô tả và giải thích được quá trình hiệu chuẩn và các thiết bị dùng để hiệu chuẩn các thiết bị đo lường; (2) Hiệu chuẩn được các loại transmitter kiểu điện tử, kiểu khí nén và bộ định vị van. Qua đó, giáo trình cung cấp các hướng dẫn, các qui trình để thực hiện hiệu chuẩn các loại thiết bị đo lường thường gặp trong thực tế. Mục tiêu mô-đun: 4.

Về kiến thức: A1. Xác định được quá trình hiệu chuẩn, mô tả được phương pháp hiệu chuẩn 5 điểm và các biên bản được sử dụng trong việc hiệu chuẩn; A2. Mô tả được các thiết bị chuẩn dùng để hiệu chuẩn thiết bị khí nén và tương tự và các qui trình hiệu chuẩn cơ bản; A3. Xác định được và mô tả được các transmitter thông minh và quá trình hiệu chuẩn các thiết bị này; A4.

Giải thích được cách hiệu chuẩn transducer và các bộ định vị van. Về kỹ năng: B1. Hiệu chuẩn được các transmitter áp suất kiểu khí nén và kiểu điện tử và hoàn thành được các biên bản hiệu chuẩn; B2. Hiệu chuẩn được các transmitter nhiệt độ và hoàn thành được các biên bản hiệu chuẩn; B3.

Hiệu chuẩn được một transducer và hoàn thành được biên bản hiệu chuẩn; B4. Hiệu chuẩn được các bộ định vị van kiểu khí nén, kiểu điện – khí nén và kiểu số và hoàn thành được biên bản hiệu chuẩn. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; C2.

Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn khi làm công tác hiệu chuẩn thiết bị; C3. Thực hiện vệ sinh công nghiệp sau khi thực hiện công việc. Nội dung của mô đun: 5. Chương trình khung: Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực hành/ Mã STT MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun tín Tổng thực tập/ Kiểm tra chỉ Lý số thí nghiệm/ thuyết bài tập/ thảo luận LT TH Các môn học chung/đại I 21 435 157 255 15 8 cương 1.

MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 2. MHCB19MH04 Pháp luật 2 30 18 10 2 3. MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 4 Giáo dục quốc phòng và 4. MHCB19MH08 An ninh 4 75 36 35 2 2 5.

MHCB19MH10 Tin học 3 75 15 58 2 6. TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 Các môn học, mô đun II 76 1755 613 1069 43 30 chuyên môn ngành, nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 16 300 152 132 12 4 7. ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 8. TĐH19MĐ01 An toàn Tự động hóa 2 45 14 29 1 1 9.

KTĐ19MĐ05 Điện kỹ thuật 1 3 60 28 29 2 1 10. TĐH19MĐ02 Điện tử cơ bản 3 60 28 29 2 1 11. KTĐ19MĐ13 Khí cụ điện 3 45 28 14 3 12. KTĐ19MĐ08 Đo lường điện 3 60 28 29 2 1 Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực hành/ Mã STT MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun tín Tổng thực tập/ Kiểm tra chỉ Lý số thí nghiệm/ thuyết bài tập/ thảo luận LT TH Môn học, mô đun chuyên II.2 60 1455 461 937 31 26 môn ngành, nghề 13.

TĐH19MĐ04 Kỹ thuật số 3 60 28 29 2 1 14. TĐH19MH05 Thiết bị đo lường 5 90 56 29 4 1 15. TĐH19MH06 Bản vẽ thiết bị đo lường 3 45 42 0 3 Hiệu chuẩn thiết bị đo 16. TĐH19MĐ08 Lắp đặt hệ thống TĐH 1 4 90 28 58 2 2 18.

TĐH19MĐ09 Lắp đặt hệ thống TĐH 2 5 120 28 87 2 3 19. TĐH19MĐ10 Cơ sở điều khiển quá trình 3 60 28 29 2 1 20. TĐH19MĐ12 Đấu nối dây 2 45 14 29 1 1 Hệ thống điều khiển thủy 21. TĐH19MĐ13 4 90 28 58 2 2 lực - khí nén 22.

TĐH19MĐ15 PLC 5 120 28 87 2 3 Hệ thống điều khiển phân 23. TĐH19MĐ17 3 60 28 29 2 1 tán (DCS) Điều khiển quá trình nâng 24. TĐH19MĐ18 4 90 28 58 2 2 cao Kiểm tra, chạy thử và xử lý 25. TĐH19MĐ19 2 45 14 29 1 1 lỗi vòng điều khiển Thiết bị phân tích và theo 26.

TĐH19MH21 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 27 105 3 28. TĐH19MH22 Thực tập sản xuất 5 225 14 209 2 Tổng số 97 2190 770 1324 58 38 5. Chương trình chi tiết mô đun: Thời gian (giờ) Số Thực hành, Kiểm tra Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, TT số thuyết thảo luận, LT TH bài tập 1 Bài 1: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường 15 14 0 1 Thời gian (giờ) Số Thực hành, Kiểm tra Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, TT số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Bài 2: Hiệu chuẩn các thiết bị kiểu khí 2 64 4 58 2 nén và kiểu tương tự 3 Bài 3: Transmitter thông minh 26 4 22 4 Bài 4: Transducer và bộ định vị van 15 6 7 1 1 Cộng 120 28 87 2 3 6. Điều kiện thực hiện mô đun: 6.