Giáo Trình Lắp Đặt Hệ Thống Tự Động Hóa 2 Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa

Giáo trình lắp đặt hệ thống tự động hóa cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa tại trường cao đẳng dầu khí, cung cấp kiến thức chuyên sâu và thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Thịnh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa
• Đề tài: Giáo Trình Lắp Đặt Hệ Thống Tự Động Hóa 2
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• 1. BÀI 1: CÁC THIẾT BỊ LẮP ĐẶT TRÊN BẢNG ĐIỀU KHIỂN
• 1.1. Các công cụ lắp đặt bảng thiết bị và xem xét bố trí
• 1.2. Bố trí các thiết bị kiểu lắp đặt trên bảng
• 1.3. Lựa chọn các dụng cụ phù hợp
• 1.4. Hoàn thiện sơ đồ bố trí
• 1.5. Tạo vết cắt và lắp đặt thiết bị
• 2. BÀI 2: LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ HIỆN TRƯỜNG
• 2.1. Chân đế thiết bị
• 2.1.1. Thiết bị gắn trên chân đế
• 2.1.2. Chế tạo chân đế
• 2.1.3. Lắp đặt an toàn chân đế
• 2.1.4. Lắp thiết bị lên chân đế
• 2.2. Thiết bị gắn nối tiếp với đường ống
• 2.2.1. Lưu lượng kế chênh áp
• 2.2.2. Lưu lượng kế vận tốc
• 2.2.3. Lưu lượng kế thể tích
• 2.2.4. Lưu lượng kế khối lượng
• 2.2.5. Lưu lượng kế diện tích biến đổi (Rotameter)
• 2.2.6. Thiết bị đo khối lượng riêng
• 2.3. Thiết bị gắn bồn
• 2.3.1. Thiết bị đo mức kiểu thế chỗ (displacer-type)
• 2.3.2. Thiết bị gắn bằng dây
• 2.3.3. Thiết bị kiểu bức xạ
• 2.4. Thiết bị loại gắn bề mặt và loại gắn chìm
• 2.4.1. Bộ điều khiển nhiệt độ (thermostat) và theo dõi nhiệt độ
• 2.5. Van phân phối và mặt bích
• 2.5.1. Các loại bộ phân phối
• 2.5.2. Ổ đỡ van phân phối
• 2.5.3. Lắp đặt bộ phân phối
• 3. BÀI 3: MÁNG CÁP HỆ THỐNG ĐLTĐH
• 3.1. Các thành phần của máng cáp
• 3.1.1. Ống luồn dây bằng kim loại
• 3.1.2. Ống dẫn cáp phi kim
• 3.1.3. Giá đỡ ống dẫn cáp (conduit support)
• 3.2. Lắp đặt ống dẫn cáp
• 3.2.1. Các yêu cầu về kích cỡ
• 3.2.2. Các yêu cầu về uốn ống
• 3.2.3. Làm sạch rìa (ba-via) ống dẫn cáp
• 3.2.4. Tạo ren ống dẫn cáp
• 3.3. Các yếu tố xem xét khi lắp đặt máng đi dây
• 3.3.1. Phụ kiện đấu nối máng đi dây (wireway fitting)
• 3.3.2. Giá đỡ máng đi dây (wireway support)
• 3.3.3. Máng cáp bề mặt kim loại và phi kim loại
• 3.3.4. Xử lý và lưu trữ máng cáp
• 4. BÀI 4: BỐ TRÍ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ỐNG PHỤ TRỢ (TUBING) VÀ CÔNG NGHỆ (PIPING)
• 4.1. Bố trí – Layout
• 4.1.1. Chuẩn bị - Layout Preparation
• 4.1.2. Xem xét về việc bố trí hệ thống piping – Consideration in the Layout of a Piping System
• 4.1.3. Phát triển bản vẽ sơ phác - Developing Isometric Sketch
• 4.1.4. Danh mục vật tư
• 4.2. Đo và uốn ống
• 4.2.1. Xác định vị trí và góc uốn
• 4.2.2. Uốn ống tubing
• 4.2.3. Cố định ống phụ trợ và ống công nghệ
• 4.2.3.1. Khoảng cách giá đỡ ống
• 4.2.3.2. Giá treo và đỡ ống phụ trợ và ống công nghệ
• 4.2.3.3. Cố định ống phụ trợ
• 5. BÀI 5: BỘ LỌC, BỘ ĐIỀU CHỈNH VÀ BỘ SẤY KHÍ (INSTRUMENT AIR FILTERS, REGULATORS, AND DRYER)
• 5.1. Chất lượng khí nén
• 5.2. Bộ lọc khí và phần tử lọc
• 5.3. Các bộ điều chỉnh khí nén
• 5.3.1. Bộ điều chỉnh khí nén hoạt động trực tiếp (direct-operated regulator)
• 5.3.2. Bộ điều chỉnh khí nén hoạt động kiểu dẫn hướng (pilot-operated regulator)
• 5.3.3. Các hướng dẫn chung để lựa chọn các bộ điều chỉnh áp suất
• 5.4. Bộ sấy khí
• 5.4.1. Các bộ sấy khí hấp thụ (hóa lỏng)
• 5.4.2. Các bộ sấy khí làm lạnh (refrigerated dryer)
• 5.4.3. Các bộ sấy dùng vật liệu hấp phụ (adsorptive desiccant dryer)
• 5.4.4. Các hướng dẫn lựa chọn bộ sấy khí nén
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Lắp Đặt Hệ Thống Tự Động Hóa Cao Đẳng

Giáo trình Lắp đặt hệ thống tự động hóa cao đẳng là tài liệu quan trọng dành cho sinh viên ngành Sửa chữa thiết bị tự động hóa. Tài liệu này cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết để lắp đặt các thiết bị đo lường và tự động hóa. Nội dung giáo trình được biên soạn chi tiết, giúp sinh viên nắm vững các quy trình lắp đặt và ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp.

1.1. Mục tiêu của giáo trình lắp đặt hệ thống tự động hóa

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về lắp đặt thiết bị tự động hóa, từ lý thuyết đến thực hành. Sinh viên sẽ học cách lắp đặt các thiết bị trên bảng điều khiển và ngoài hiện trường.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình

Nội dung giáo trình được chia thành 5 bài học chính, mỗi bài học tập trung vào một khía cạnh cụ thể của việc lắp đặt hệ thống tự động hóa, từ thiết bị trên bảng điều khiển đến hệ thống ống dẫn.

II. Thách thức trong việc lắp đặt hệ thống tự động hóa

Việc lắp đặt hệ thống tự động hóa gặp nhiều thách thức, từ việc lựa chọn thiết bị phù hợp đến đảm bảo an toàn trong quá trình lắp đặt. Những vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống.

2.1. Vấn đề lựa chọn thiết bị lắp đặt

Lựa chọn thiết bị phù hợp là một trong những thách thức lớn nhất. Cần xem xét các yếu tố như tính năng, độ bền và khả năng tương thích với hệ thống hiện có.

2.2. An toàn trong quá trình lắp đặt

An toàn là yếu tố quan trọng trong lắp đặt hệ thống tự động hóa. Cần tuân thủ các quy định và hướng dẫn an toàn để tránh tai nạn và hư hỏng thiết bị.

III. Phương pháp lắp đặt hệ thống tự động hóa hiệu quả

Để lắp đặt hệ thống tự động hóa hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và thực tiễn. Những phương pháp này giúp tối ưu hóa quy trình lắp đặt và nâng cao chất lượng công việc.

3.1. Quy trình lắp đặt thiết bị trên bảng điều khiển

Quy trình lắp đặt thiết bị trên bảng điều khiển bao gồm các bước từ chuẩn bị dụng cụ đến lắp đặt và kiểm tra thiết bị. Mỗi bước cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng.

3.2. Kỹ thuật lắp đặt thiết bị hiện trường

Kỹ thuật lắp đặt thiết bị hiện trường yêu cầu sự chính xác và cẩn thận. Cần chú ý đến các yếu tố như vị trí lắp đặt và điều kiện môi trường.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống tự động hóa

Hệ thống tự động hóa được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất công nghiệp đến quản lý năng lượng. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả công việc.

4.1. Ứng dụng trong ngành sản xuất

Trong ngành sản xuất, hệ thống tự động hóa giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lỗi và tăng năng suất. Các thiết bị tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong quản lý năng lượng

Hệ thống tự động hóa cũng được sử dụng trong quản lý năng lượng, giúp theo dõi và điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng, từ đó tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

V. Kết luận về tương lai của hệ thống tự động hóa

Tương lai của hệ thống tự động hóa hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự tiến bộ của công nghệ. Các xu hướng mới như IoT và AI sẽ tiếp tục định hình cách thức hoạt động của hệ thống tự động hóa.

5.1. Xu hướng công nghệ trong tự động hóa

Công nghệ IoT và AI đang trở thành xu hướng chính trong tự động hóa. Những công nghệ này giúp cải thiện khả năng kết nối và tự động hóa quy trình.

5.2. Tác động đến ngành công nghiệp

Sự phát triển của hệ thống tự động hóa sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp, từ việc nâng cao năng suất đến cải thiện chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô-đun Lắp đặt hệ thống tự động hóa 2 (Mã mô-đun: AUTM54109 / AUTM544109) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề dành cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa thuộc Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình được ban hành chính thức theo Quyết định số 216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 do nhóm tác giả gồm ThS. Nguyễn Xuân Thịnh (Chủ biên) và ThS. Tạ Ngọc Dũng (Khoa Điện – Tự động hóa) biên soạn.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo chuyên môn gồm 79 tín chỉ, mô-đun này có thời lượng 4 tín chỉ (tổng cộng 90 giờ định mức, bao gồm 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra định kỳ). Về mặt phân bổ lộ trình, mô-đun được giảng dạy sau các môn học cơ sở như Bản vẽ thiết bị đo lường (AUTM53006), Thiết bị đo lường (AUTM55005), Lắp đặt hệ thống TĐH 1 (AUTM54108) và là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận mô-đun Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM53110).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình tập trung vào việc cung cấp hệ thống kiến thức quy chuẩn và rèn luyện kỹ năng thực thi việc lắp đặt, bố trí các thiết bị đo lường - điều khiển trên bảng điều khiển trung tâm (panel) cũng như ngoài hiện trường công nghệ (field). Cấu trúc giáo trình gồm 05 bài học được chuyển ngữ và hiệu chỉnh trực tiếp từ tài liệu tiêu chuẩn nghề quốc tế Instrumentation Level 2 (Ấn bản lần 3, 2015) của tổ chức NCCER (National Center for Construction Education and Research - Hoa Kỳ) do Nhà xuất bản Pearson ấn hành. Điểm đặc thù của tài liệu là định hướng trực tiếp vào các môi trường công nghiệp có yêu cầu kỹ thuật cao, đặc biệt là các công trình lọc hóa dầu, kho chứa và giàn khoan khai thác dầu khí.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung toàn bộ giáo trình được phân bổ logic qua 5 bài học tích hợp chặt chẽ:

• Bài 1: Các thiết bị lắp đặt trên bảng điều khiển (Panel-Mounted Instruments): Cung cấp kiến thức về khảo sát không gian làm việc, đọc ký hiệu thiết bị và đường tín hiệu trên sơ đồ công nghệ P&ID; hướng dẫn sử dụng các dụng cụ cơ khí chuyên dụng (mũi lấy dấu scribe, thước thẳng kim loại, thước vuông thép try square, bộ dụng cụ đa năng combination set, compa trammel points, đột dấu tâm/dấu điểm, thuốc nhuộm đánh dấu blueing chứa bột sắt ferrocyanide); quy trình tạo và áp dụng bảng mẫu (template), các bước khoét lỗ panel bằng khoan điện, cưa lọng (saber saw), bộ đục lỗ thủy lực (hydraulic knockout punch) và máy cắt tấm (power nibbler/shear).
• Bài 2: Lắp đặt các thiết bị hiện trường (Installing Field-Mounted Instruments): Kỹ thuật chế tạo, định vị và lắp đặt chân đế thiết bị trên sàn bê tông bằng bu-lông nở (wedge anchor) hoặc trên sàn lưới kim loại; kỹ thuật lắp đặt nối tiếp đường ống cho các dòng lưu lượng kế chênh áp (tấm đục lỗ orifice plate, ống venturi, nozzle), lưu lượng kế vận tốc (tuabin, xoáy vortex, từ tính, siêu âm đa tia), lưu lượng kế thể tích/khối lượng (Coriolis, bánh răng oval, cánh gạt quay), tỷ trọng kế nối tiếp; lắp đặt thiết bị gắn bồn (buồng thế chỗ displacer, đầu dò điện dung, đo mức/tỷ trọng bằng nguồn bức xạ gamma); lắp đặt cụm cảm biến nhiệt độ (thermostat, giếng nhiệt thermowell mặt bích/ren, RTD, cặp nhiệt); cấu hình và đấu nối các tổ hợp van phân phối (manifold 1 van, 2 van, 3 van cân bằng, 5 van xả đáy) cùng các dạng mặt bích tiêu chuẩn.
• Bài 3: Máng cáp hệ thống ĐLTĐH (Raceways for Instrumentation): Phân loại các hệ thống ống luồn kim loại cứng RMC, RMC bọc nhựa, EMT, ống kim loại mềm chống thấm FMC, ống phi kim PVC, ENT; hệ thống phụ kiện thân ống kiểu C, L, T, X, LU, hub, locknut, ống lót cách điện nối đất, phụ kiện làm kín chống cháy nổ; quy trình kỹ thuật cưa cắt, doa miệng ống (reaming), uốn ống tạo đoạn uốn lệch (offset bend), tiện ren NPT bằng bàn ren cơ hoặc máy tiện ren điện cầm tay; bố trí máng đi dây (wireway) và khay thang cáp (cable tray) đi kèm các phụ kiện giá treo Unistrut, kẹp dầm, móc Minerallac.
• Bài 4: Bố trí và lắp đặt hệ thống ống phụ trợ (Tubing) và công nghệ (Piping): Quy trình phát triển bản vẽ sơ phác đẳng cự (Isometric Sketch) từ sơ đồ P&ID; phân tích khoảng hở kỹ thuật cho van điều khiển, van một chiều, van an toàn; tính toán giãn nở nhiệt dựa trên Bảng hệ số giãn nở tuyến tính và thiết kế uốn bù giãn nở (expansion loop); kỹ thuật đo lường, tính toán độ gia tăng chiều dài ống (bend allowance), thao tác dụng cụ uốn ống tubing dạng tay đòn hoặc thủy lực góc $90^\circ$; tiêu chuẩn khoảng cách giá đỡ ống (Bảng 4-4) cùng các loại giá treo liên tục, giá treo lò xo, giá chống rung thủy lực.
• Bài 5: Bộ lọc, bộ điều chỉnh và bộ sấy khí (Instrument Air Filters, Regulators, and Dryer): Tiêu chuẩn phân loại chất lượng khí nén điều khiển theo kích thước hạt và mật độ tạp chất rắn; cấu tạo, nguyên lý làm việc của bộ lọc màng, bộ lọc cơ học ly tâm có xả tự động; các bộ điều chỉnh áp suất vận hành trực tiếp (direct-operated) và kiểu dẫn hướng (pilot-operated); nguyên lý và sơ đồ các hệ thống sấy khí nén: sấy khí hóa lỏng bằng muối hấp thụ (deliquescent), sấy khí làm lạnh (refrigerated dryer) và sấy khí hấp phụ bằng chất hút ẩm (adsorptive desiccant dryer) có tái sinh nhiệt hoặc không nhiệt.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

1. Lý thuyết chuẩn hóa ký hiệu công nghiệp: Hệ thống ký hiệu thiết bị, vòng điều khiển và đường truyền dẫn tín hiệu (điện, khí nén, tín hiệu số, quang học) theo tiêu chuẩn ISA/P&ID.
2. Cơ học và hình học ứng dụng: Nguyên lý tính toán bán kính cong uốn ống kim loại, xác định biến dạng hình học, bù độ dài vật liệu khi uốn và tính toán tải trọng phân bổ trên giá đỡ.
3. Động học lưu chất và nhiệt động học: Nguyên lý đo chênh áp lưu lượng qua phần tử thu hẹp dòng (Bernoulli/Orifice), ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự giãn nở vật liệu đường ống ($\Delta L = \alpha \cdot L \cdot \Delta T$), và các chu trình tách ẩm khí nén (ngưng tụ lạnh, hấp phụ ẩm bề mặt).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Gia công cơ khí chính xác trong đo lường (lấy dấu, cắt kim loại tấm, đục lỗ thủy lực, uốn tubing Inox, tiện ren NPT ống thép); lắp ráp các cụm thermowell, định tâm orifice plate giữa hai mặt bích và kết nối tổ hợp van manifold 3 van/5 van bảo đảm độ kín khít chịu áp lực.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng bóc tách, chuyển dịch dữ liệu từ sơ đồ P&ID sang bản vẽ phác thảo Isometric 3D; lập bảng thống kê danh mục vật tư (Bill of Materials - BOM); phân tích các biểu đồ sụt áp của phần tử lọc và tính toán dải thông số chọn bộ sấy khí phù hợp.
• Năng lực nghề nghiệp thực tế (Practical competencies): Tuân thủ quy trình kiểm soát nguồn năng lượng nguy hiểm Lockout/Tagout (LOTO); thực thi lắp đặt đáp ứng tiêu chuẩn an toàn phòng nổ của Bộ luật Điện lực Quốc gia Hoa Kỳ (NEC); kiểm soát độ rung động và vệ sinh công nghiệp sau lắp đặt.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp (Integrated Learning) với tỷ trọng thực hành chiếm đa số (58 giờ thực hành / 28 giờ lý thuyết), cụ thể:

• Phương pháp giảng dạy: Giảng viên kết hợp giữa diễn giảng chuyên đề lý thuyết, đặt vấn đề kỹ thuật (Problem-based learning) và thị phạm quy trình gia công cơ khí - lắp đặt đo lường tại xưởng. Giờ lý thuyết tổ chức tập trung, trong khi giờ thực hành chia ca nhỏ để tối ưu hóa việc sử dụng máy móc, trang thiết bị chuyên dùng.
• Bài tập và tình huống thực tiễn: Sinh viên thực hiện các bài tập phân tích lỗi lắp đặt thực tế (như lắp đặt sai hướng dòng chảy của van điều khiển, biến dạng hư hỏng ống tubing do uốn sai bán kính, cấu hình sai van xả đáy của manifold); thực hành bóc tách sơ đồ P&ID của một vòng điều khiển mức/nhiệt độ để vẽ bản vẽ sơ phác 36°/45° và xuất bảng danh mục vật tư BOM tương ứng.
• Quy trình thực hành: Người học thao tác trực tiếp trên các module thiết bị chuyên dụng tại phòng thực hành: khoét lỗ tủ điện theo bảng mẫu, chế tạo chân đế thép góc $45^\circ$, cắt và tiện ren ống RMC, uốn ống dẫn tubing Inox, lắp đặt bộ điều áp và bộ sấy khí nén.
• Phương thức kiểm tra - đánh giá:
  • Đánh giá thường xuyên: 02 bài kiểm tra (vấn đáp chuyên môn, kiểm tra viết $\le 30$ phút hoặc chấm điểm thao tác kỹ năng).
  • Đánh giá định kỳ: 04 bài, gồm 02 bài lý thuyết tự luận/trắc nghiệm ($45\div 60$ phút) bao quát Bài 1-2 và Bài 3-4-5 (đáp ứng chuẩn đầu ra A1-A15); 02 bài thực hành (60 phút/bài) đánh giá trực tiếp thao tác cơ khí, đấu nối thiết bị theo chuẩn kỹ năng B1-B10.
  • Thi kết thúc mô-đun: Bài thi tích hợp lý thuyết và thực hành tổng hợp ($90\div 120$ phút), đánh giá đồng bộ các chuẩn đầu ra A1-A15, B1-B13 và năng lực tự chủ C1-C3.
• Hướng dẫn tự học: Người học bắt buộc phải nghiên cứu tài liệu trước khi lên lớp, tham dự tối thiểu 70% các buổi học lý thuyết. Các nhóm học tập ($6\div 8$ người) được phân công chủ đề thảo luận trước giờ học lý thuyết và thực hành để hoàn thiện nội dung chuyên đề.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

1. Nguồn học liệu chuyển giao theo chuẩn quốc tế: Giáo trình được biên dịch và bản địa hóa dựa trên cấu trúc mô-đun Instrumentation Level 2 của tổ chức đào tạo xây dựng và công nghiệp Hoa Kỳ NCCER (2015), đảm bảo các quy trình kỹ thuật hoàn toàn tương thích với các tiêu chuẩn thi công dự án công nghiệp toàn cầu.
2. Tích hợp đầy đủ các công nghệ đo lường công nghiệp hiện đại: Bên cạnh các thiết bị truyền thống, tài liệu cập nhật chi tiết các phương pháp lắp đặt cho lưu lượng kế khối lượng Coriolis (cụm rung ống chữ U), lưu lượng kế siêu âm, thiết bị đo mức và tỷ trọng sử dụng nguồn bức xạ hạt nhân gắn ngoài thành ống/bồn, cảm biến tỷ trọng dựa trên vận tốc âm thanh.
3. Quy chuẩn gắn liền với ngành công nghiệp Dầu khí: Hệ thống bài giảng liên kết trực tiếp với các tiêu chuẩn an toàn khắt khe của công trình dầu khí, bao gồm quy chuẩn hộp nối chống nổ theo NEC (Bảng 2-2), kỹ thuật làm kín phụ kiện chống thấm bằng hợp chất chuyên dụng (potting compound), tiêu chuẩn mặt bích (Futbol flange), giếng nhiệt thermowell kiểu bích và tiêu chuẩn phân loại cấp độ sạch của khí nén công nghiệp.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên các hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH), Điện tự động hóa, Kỹ thuật đo lường và điều khiển.
• Điều kiện tiên quyết: Sinh viên cần hoàn thành các học phần cơ sở và chuyên ngành tiên quyết trong khung chương trình: An toàn TĐH (AUTM52101), Điện kỹ thuật 1 (ELEI53154), Điện tử cơ bản (AUTM53102), Khí cụ điện (ELEI53011), Đo lường điện (ELEI53110), Bản vẽ thiết bị đo lường (AUTM53006), Thiết bị đo lường (AUTM55005), Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (AUTM55107) và Lắp đặt hệ thống TĐH 1 (AUTM54108).
• Giảng viên và cán bộ đào tạo: Giảng viên sử dụng tài liệu để biên soạn giáo án lý thuyết, giáo án thực hành tích hợp, lập bảng hướng dẫn quy trình thực hành (job sheets) và xây dựng ngân hàng đề kiểm tra theo tiêu chí năng lực.
• Kỹ sư, kỹ thuật viên tham khảo: Kỹ thuật viên bảo dưỡng, công nhân kỹ thuật làm việc tại các nhà máy chế biến dầu khí, nhà máy điện, hóa chất có thể sử dụng tài liệu làm cẩm nang tra cứu thông số lắp đặt (bán kính uốn ống, khoảng cách giá đỡ, tiêu chuẩn manifold, bộ điều áp).

---

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa. Ngoài ra, tài liệu phù hợp cho công nhân kỹ thuật, kỹ thuật viên bảo dưỡng - lắp đặt hệ thống đo lường tại các cơ sở công nghiệp.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô-đun này?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học về an toàn lao động, điện tử cơ bản, đo lường điện, kỹ thuật đọc bản vẽ thiết bị đo lường (P&ID), nguyên lý cấu tạo của thiết bị đo lường và kỹ năng lắp đặt hệ thống tự động hóa phần 1.

3. Điểm khác biệt cơ bản giữa giáo trình này và các tài liệu lý thuyết điều khiển tự động thông thường là gì?

Tài liệu không tập trung vào mô hình toán học giải thuật điều khiển mà tập trung chuyên sâu vào kỹ năng cơ học - kỹ thuật thi công thực tế tại hiện trường (chế tạo gá đỡ, cắt đột lỗ panel, uốn ống kim loại, chống nổ đường dây, lắp đặt van manifold, lắp giếng nhiệt và xử lý chất lượng khí nén) theo quy chuẩn quốc tế NCCER.

4. Phương pháp nào giúp người học tự học và thực hành hiệu quả nội dung giáo trình?

Người học cần kết hợp việc đọc kỹ các bản vẽ sơ đồ cấu tạo (Hình 1-1 đến 5-19), tra cứu chính xác các bảng thông số kỹ thuật (Bảng 2-2, 4-1 đến 4-4, 5-1 đến 5-4), tích cực thảo luận nhóm theo chủ đề bài học và tuân thủ nghiêm ngặt các bước hướng dẫn thao tác cơ khí an toàn tại xưởng.

5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ và quy chuẩn viện dẫn nào kèm theo?

Tài liệu tham khảo nền tảng là giáo trình Instrumentation Level 2 (Ấn bản 3, Pearson/NCCER, 2015). Kèm theo đó là hệ thống sơ đồ bản vẽ P&ID trích xuất, bản vẽ Isometric mẫu, danh mục vật tư (BOM) và phiếu đánh giá kỹ năng thực hành theo quy chuẩn chuyên ngành Dầu khí.

---

Kết luận

Giáo trình mô-đun Lắp đặt hệ thống tự động hóa 2 (Mã: AUTM54109) là tài liệu đào tạo mang tính chuẩn hóa cao về mặt kỹ thuật thi công và lắp đặt thiết bị đo lường điều khiển công nghiệp. Toàn bộ nội dung kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết chuẩn ISA và các thao tác thực hành cơ khí - điện đo lường cụ thể từ mức bảng điều khiển trung tâm đến hệ thống ống, máng cáp và thiết bị đo tại hiện trường.

Việc hoàn thành mô-đun này là nền tảng kỹ thuật bắt buộc để người học tiến tới các học phần chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo, bao gồm Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM53110), Hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén (AUTM54113), Hệ thống PLC (AUTM55115), Hệ thống điều khiển phân tán DCS (AUTM63117) và Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển (AUTM62119).

Trích đoạn nội dung tài liệu

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ-ĐUN: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA 2 NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 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. Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Lắp đặt hệ thống tự động hóa 2 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 05 bài: Bài 1: Các thiết bị lắp đặt trên bảng điều khiển (Panel-Mounted Instruments) Bài 2: Lắp đặt các thiết bị hiện trường (Installing Field-Mounted Instruments) Bài 3: Máng cáp hệ thống ĐLTĐH (Raceways for Instrumentation) Bài 4: Bố trí và lắp đặt hệ thống ống phụ trợ và ống công nghệ (Layout and Installation of Tubing and Piping Systems) Bài 5: Bộ lọc, bộ điều chỉnh và bộ sấy khí (Instrument Air Filters, Regulators, and Dryer) Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến cá đồng nghiệp khoa Điện – 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 ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Nguyễn Xuân Thịnh – Chủ biên 2.

Tạ Ngọc Dũng Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 MỤC LỤC 1. BÀI 1: CÁC THIẾT BỊ LẮP ĐẶT TRÊN BẢNG ĐIỀU KHIỂN .1 Các công cụ lắp đặt bảng thiết bị và xem xét bố trí .1 Bố trí các thiết bị kiểu lắp đặt trên bảng .2 Lựa chọn các dụng cụ phù hợp .2 Hoàn thiện sơ đồ bố trí .2 Tạo vết cắt và lắp đặt thiết bị. BÀI 2: LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ HIỆN TRƯỜNG .1 Chân đế thiết bị .1 Thiết bị gắn trên chân đế .2 Chế tạo chân đế .3 Lắp đặt an toàn chân đế .4 Lắp thiết bị lên chân đế .2 Thiết bị gắn nối tiếp với đường ống.1 Lưu lượng kế chênh áp .2 Lưu lượng kế vận tốc .3 Lưu lượng kế thể tích .4 Lưu lượng kế khối lượng .5 Lưu lượng kế diện tích biến đổi (Rotameter) .6 Thiết bị đo khối lượng riêng .3 Thiết bị gắn bồn .2 Thiết bị đo mức kiểu thế chỗ (displacer-type) .3 Thiết bị gắn bằng dây .4 Thiết bị kiểu bức xạ .4 Thiết bị loại gắn bề mặt và loại gắn chìm .1 Bộ điều khiển nhiệt độ (thermostat) và theo dõi nhiệt độ .5 Van phân phối và mặt bích .1 Các loại bộ phân phối .2 Ổ đỡ van phân phối .3 Lắp đặt bộ phân phối .130 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 3. BÀI 3: MÁNG CÁP HỆ THỐNG ĐLTĐH .1 Các thành phần của máng cáp .1 Ống luồn dây bằng kim loại .2 Ống dẫn cáp phi kim .3 Giá đỡ ống dẫn cáp (conduit support) .2 Lắp đặt ống dẫn cáp .2 Các yêu cầu về kích cỡ .3 Các yêu cầu về uốn ống .5 Làm sạch rìa (ba-via) ống dẫn cáp .6 Tạo ren ống dẫn cáp .1 Các yếu tố xem xét khi lắp đặt máng đi dây .2 Phụ kiện đấu nối máng đi dây (wireway fitting) .3 Giá đỡ máng đi đây (wireway support).4 Máng cáp bề mặt kim loại và phi kim loại .6 Xử lý và lưu trữ máng cáp.

BÀI 4: BỐ TRÍ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ỐNG PHỤ TRỢ (TUBING) VÀ CÔNG NGHỆ (PIPING) .1 Bố trí – Layout .1 Chuẩn bị - Layout Preparation .2 Xem xét về việc bố trí hệ thống piping – Consideration in the Layout of a Piping System .3 Phát triển bản vẽ sơ phác - Developing Isometric Sketch .4 Danh mục vật tư .2 Đo và uốn ống .1 Xác định vị trí và góc uốn .2 Uốn ống tubing .3 Cố định ống phụ trợ và ống công nghệ .1 Khoảng cách giá đỡ ống .2 Giá treo và đỡ ống phụ trợ và ống công nghệ .3 Cố định ống phụ trợ .249 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 5. BÀI 5: BỘ LỌC, BỘ ĐIỀU CHỈNH VÀ BỘ SẤY KHÍ (INSTRUMENT AIR FILTERS, REGULATORS, AND DRYER) .1 Chất lượng khí nén .2 Bộ lọc khí và phần tử lọc .2 Các bộ điều chỉnh khí nén .1 Bộ điều chỉnh khí nén hoạt động trực tiếp (direct-operated regulator) .2 Bộ điều chỉnh khí nén hoạt động kiểu dẫn hướng (pilot-operated regulator) 273 5.3 Các hướng dẫn chung để lựa chọn các bộ điều chỉnh áp suất.3 Bộ sấy khí.1 Các bộ sấy khí hấp thụ (hóa lỏng) .2 Các bộ sấy khí làm lạnh (refrigerated dryer) .3 Các bộ sấy dùng vật liệu hấp phụ (adsorptive desiccant dryer) .4 Các hướng dẫn lựa chọn bộ sấy khí nén. TÀI LIỆU THAM KHẢO .288 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Các thiết bị đo áp suất. 26 Hình 1-2: Các ký hiệu thiết bị thông dụng.

27 Hình 1-3: Các ký hiệu đường tín hiệu. 28 Hình 1-4: Mẫu lắp đặt của nhà sản xuất. 29 Hình 1-5: Mũi lấy dấu (scribe). 30 Hình 1-6: Thước thẳng kim loại.

31 Hình 1-7: Thước thép. 31 Hình 1-8: Các loại thước vuông bằng thép. 32 Hình 1-9: Bộ dụng cụ đa năng. 33 Hình 1-10: Compa và compa vẽ elip.

34 Hình 1-11: Bộ đột dấu tâm và đột dấu điểm. 35 Hình 1-12: Các đầu nhọn khác nhau của đột dấu tâm và đột dấu điểm. 35 Hình 1-13: Búa của thợ làm công cụ. 36 Hình 1-14: Thuốc nhuộm đánh dấu.

37 Hình 1-15: Dụng cắt phổ biến để mở lỗ bảng thiết bị. 38 Hình 1-16: Bộ đục lỗ bằng thủy lực. 39 Hình 1-17: Dụng cụ đục lỗ. 40 Hình 1-18: Sử dụng một dụng cụ đục lỗ thủy lực vận hành bằng tay.

40 Hình 1-19: Dụng cụ cắt thép tấm và máy cắt. 41 Hình 1-20: Kích thước của nhà sản xuất. 42 Hình 1-21: Chuẩn bị bảng mẫu. 43 Hình 1-22: Cách kẻ một đường thẳng.

44 Hình 1-23: Các đường giao nhau để tạo lỗ. 45 Hình 1-24: Các vị trí đột dấu tâm. 45 Hình 1-25: Các lỗ khoan trên bảng. 46 Hình 1-26: Đường cắt bằng cưa.

47 Hình 2-1: Chân đế gắn trên sàn đúc sẵn. 53 Hình 2-2: Chân đế bằng ống. 54 Hình 2-3: Chân đế gắn tường đơn kiểu 3. 55 Hình 2-4: Các dụng chế tạo.

57 Hình 2-5: Chia đường ống thành 4 phần. 57 Hình 2-6: Gập băng giấy. 58 Hình 2-7: Băng giấy với các vết gấp. 58 Hình 2-8: Đánh dấu trên đường ống.

59 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 Hình 2-9: Cắt góc 45 độ đầu tiên. 60 Hình 2-10: Cắt góc 45 độ thứ 2. 60 Hình 2-11: Cắt thanh ống đứng thứ 2. 61 Hình 2-12: Điểm nối hình vòm cho biết kích thước X và Y.

61 Hình 2-13: Tính toán phần cắt bỏ của ống đỡ. 62 Hình 2-14: Đánh dấu phần cắt bỏ của ống đỡ. 63 Hình 2-15: Phát thảo tấm đế và nắp đậy ống. 63 Hình 2-16: Đánh dấu vị trí lắp ống hỗ trợ đứng trên tấm đế.

65 Hình 2-17: Bu lông nở (wedge anchor). 67 Hình 2-18: Canh thẳng đứng chân đế. 67 Hình 2-19: Sàn lưới kim loại. 69 Hình 2-20: Các cách lắp thiết bị đo lường.

71 Hình 2-21: Tấm đục lỗ. 73 Hình 2-22: Các thiết kế tấm đục lỗ. 74 Hình 2-23: Ống nozzle và ống venturi. 75 Hình 2-24: Lắp đặt tấm đục lỗ/ống nozzle điển hình.

75 Hình 2-25: Định tâm tấm đục lỗ hoặc ống nozzle. 76 Hình 2-26: Các phương pháp kết nối lỗ áp suất. 77 Hình 2-27: Lưu lượng kế tua-bin. 79 Hình 2-28: Lưu lượng kế xoáy cuộn.

80 Hình 2-29: Lưu lượng kế từ tính. 82 Hình 2-30: Lưu lượng kế từ tính lắp đặt theo đường ống đứng với dòng chảy hướng lên. 83 Hình 2-31: Lưu lượng kế từ tính lắp đặt theo đường ống ngang với chiều cao thấp hơn. 83 Hình 2-32: Lưu lượng kế siêu âm.

85 Hình 2-33: Chế độ đường chéo và phản xạ. 86 Hình 2-34: Lưu lượng kế kiểu cánh gạt quay. 87 Hình 2-35: Lưu lượng kế kiểu bánh răng ovan. 89 Hình 2-36: Lưu lượng kế kiểu đĩa xoay xoắn ốc.

89 Hình 2-37: Lưu lượng kế Coriolis. 91 Hình 2-38: Cụm điều khiển và ghi nhận độ rung ống chữ U. 93 Hình 2-40: Cảm biến khối lượng riêng kiểu vị trí góc. 95 Hình 2-41: Thiết bị đo tỷ trọng gắn nối tiếp đường ống.

96 Hình 2-42: Tỷ trọng kế nối tiếp đường ống nằm bên trong vỏ rotameter. 96 Giáo trình Lắp đặt hệ thống TĐH 2 Hình 2-43: Cảm biến khối lượng riêng dựa vào vận tốc âm thanh. 97 Hình 2-44: Sử dụng đầu dò điện dung. 99 Hình 2-45: Điều khiển pH theo mẻ Hình 2-46: Điều khiển pH liên tục .100 Hình 2-47: Các bộ thế chỗ lắp trong buồng .103 Hình 2-48: Cụm đế gắn bằng cáp .104 Hình 2-49: Đế với khớp nối để gắn trực tiếp giá đỡ.105 Hình 2-50: Phần mở rộng chân vuông.105 Hình 2-51: Mở rộng hình khuỷu tay góc vuông .105 Hình 2-52: Thay thế bu lông chữ U bằng cáp .106 Hình 2-53: Các loại giá đỡ gắn bằng cáp .107 Hình 2-54: Thiết bị đo khối lượng riêng bằng bức xạ .108 Hình 2-55: Lắp đặt khi đường kính ống lớn hơn 6” (DN150) .109 Hình 2-56: Lắp đặt khi ống có đường kính nhỏ hơn 6” (DN150) .109 Hình 2-57: Gắn thiết bị đo khối lượng riêng .110 Hình 2-58: Bộ điều khiển nhiệt cảm biến đường ống (line-sensing thermostat) .111 Hình 2-59: Lắp đặt thermostat và cảm biến .111 Hình 2-60: Lắp đặt bầu cảm biến .112 Hình 2-61: Vị trí bầu cảm biến liên quan đến dòng chảy.113 Hình 2-62: Cụm giếng nhiệt cơ bản cùng với đầu kết nối và phụ kiện kết nối .115 Hình 2-63: Kích thước giếng nhiệt .116 Hình 2-64: Giếng nhiệt kiểu mặt bích .117 Hình 2-65: Đầu kết nối chịu thời tiết và các khối kết nối đầu cuối .118 Hình 2-66: Các kiểu lắp đặt giếng nhiệt .