GIÁO TRÌNH MÔ-ĐUN: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA 2 (NGHỀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình mô-đun Lắp đặt hệ thống tự động hóa 2 (Mã mô-đun: AUTM544109 / AUTM54109) là tài liệu học tập chuyên ngành được ban hành kèm theo Quyết định số 216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình do tập thể giảng viên Khoa Điện – Tự động hóa biên soạn, với kỹ sư Nguyễn Xuân Thịnh làm chủ biên cùng sự tham gia của kỹ sư Tạ Ngọc Dũng. Tài liệu được dịch thuật, đối chiếu và biên soạn dựa trên chương trình chuẩn quốc tế Instrumentation Level 2 (Tái bản lần 3 - năm 2015) do tổ chức NCCER biên soạn và Nhà xuất bản Pearson ấn hành.

       CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA
[AUTM55005] Thiết bị đo lường               [AUTM54108] Lắp đặt hệ thống TĐH 1
              [AUTM544109] LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA 2
                (90 giờ: 28h Lý thuyết + 58h Thực hành)
              [AUTM53110] Cơ sở điều khiển quá trình
[AUTM55115] PLC             [AUTM63117] DCS         [AUTM62119] Chạy thử & Xử lý lỗi

Về vị trí trong khung chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (trình độ Cao đẳng và Trung cấp), đây là mô-đun chuyên môn bắt buộc với tổng thời lượng 90 giờ (tương đương 4 tín chỉ), phân bổ gồm 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 04 giờ kiểm tra. Về mặt tiến trình, mô-đun này được bố trí học sau các học phần cơ sở và chuyên ngành như Thiết bị đo lường (AUTM55005), Bản vẽ thiết bị đo lường (AUTM53006), Lắp đặt hệ thống TĐH 1 (AUTM54108), đồng thời 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 trang bị cho người học hệ thống kiến thức và kỹ năng thực thi quy chuẩn về: lập sơ đồ bố trí và cắt bảng điều khiển; chế tạo chân đế và lắp đặt thiết bị đo hiện trường; gia công hệ thống ống dẫn cáp (raceways); phát triển bản vẽ đẳng cự (isometric sketch) để uốn - cố định ống tubing/piping; cũng như lựa chọn, lắp ráp các cụm xử lý khí nén điều khiển.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 05 bài học chuyên sâu theo logic thi công lắp đặt thực tế từ phòng điều khiển ra ngoài công trường:

  1. Bài 1: Các thiết bị lắp đặt trên bảng điều khiển (Panel-Mounted Instruments) (10 giờ): Cung cấp phương pháp giải mã ký hiệu P&ID (vòng tròn cho thiết bị độc lập, hình vuông bao vòng tròn cho màn hình hiển thị/điều khiển chia sẻ, hình lục giác cho máy tính, hình thoi trong hình vuông cho PLC; đường nét liền thể hiện lắp mặt trước bảng, đường nét đứt thể hiện lắp sau bảng); hướng dẫn sử dụng dụng cụ lấy dấu (mũi lấy dấu scribe, thuốc nhuộm Prussian blue gốc sắt ferrocyanides hòa tan trong cồn, thước vuông blade/tongue, thước tổ hợp combination set, compa trammel points, đột dấu điểm 30°–60°, đột dấu tâm 45°); quy trình 9 bước chế tạo và khoét lỗ bảng điều khiển bằng máy cưa lộng (power jig saw), cưa lộng lỗ (hole saw) và máy đục lỗ thủy lực (hydraulic knockout punch).
  2. Bài 2: Lắp đặt các thiết bị hiện trường (Installing Field-Mounted Instruments) (26 giờ): Quy trình chế tạo chân đế ống gắn sàn đúc sẵn bằng bu lông nở (wedge anchor) hoặc sàn lưới thép (grating); phương pháp lắp đặt thiết bị đo lưu lượng nối tiếp đường ống (tấm đục lỗ orifice plate định tâm, ống venturi, ống nozzle, lưu lượng kế turbine, xoáy cuộn vortex, từ tính magnetic, siêu âm ultrasonic, đo thể tích rotary vane/oval gear, lưu lượng kế khối lượng Coriolis ống chữ U, ống đo diện tích biến đổi rotameter, thiết bị đo tỷ trọng); thiết bị đo mức bồn bể (đầu dò điện dung, đo pH, cảm biến kiểu thế chỗ displacer trong buồng chamber, cảm biến bức xạ gamma hạt nhân); thiết bị đo nhiệt độ (thermostat cảm biến áp sát đường ống, giếng nhiệt thermowell ren/bích, đầu đấu nối RTD chuẩn chống nổ NEC); các tổ hợp van phân phối manifold (loại 1 van, 2 van, 3 van, 5 van cân bằng/xả đáy, adapter futbol và dụng cụ thông rửa rod-out tool).
  3. Bài 3: Máng cáp hệ thống ĐLTĐH (Raceways for Instrumentation) (22 giờ): Phân loại ống luồn dây kim loại cứng RMC phủ nhựa, ống kim loại mềm FMC chống thấm, ống phi kim PVC/ENT; các loại phụ kiện thân ống conduit bodies (dạng C, L, LU, T, X), khóa hub, ống lót cách điện nối đất, phụ kiện trám kín chống nổ seal-off; quy trình cắt cưa tay/cưa vòng, sử dụng dũa bán nguyệt/dụng cụ doa miệng ống làm sạch ba-via (de-burring), tiện ren RMC bằng bàn ren quay tay hoặc máy tạo ren điện cầm tay; bố trí hệ thống máng cáp đi dây bề mặt (wireway) và thang máng cáp (cable tray/ladder).
  4. Bài 4: Bố trí và lắp đặt hệ thống ống phụ trợ (Tubing) và ống công nghệ (Piping) (25 giờ): Quy tắc xác định khoảng cách không gian lắp đặt van điều khiển; phương pháp đọc trích xuất bản vẽ P&ID để dựng bản vẽ sơ phác đẳng cự (isometric sketch) sử dụng lưới góc 30°, 36°, 45°; lập danh mục vật tư thiết bị (BOM/MTO); tính toán bù trừ độ giãn dài khi uốn ống (bend allowance); kỹ thuật uốn ống kim loại bằng dụng cụ tay đòn và máy uốn thủy lực; quy định khoảng cách lắp đặt hệ thống giá đỡ ống, kẹp dầm, thanh treo lò xo, giá đỡ chống rung thủy lực (hydraulic snubber).
  5. Bài 5: Bộ lọc, bộ điều chỉnh và bộ sấy khí (Instrument Air Filters, Regulators, and Dryer) (7 giờ): Tiêu chuẩn độ sạch khí nén cấp cho thiết bị đo; nguyên lý bộ lọc tách nước ly tâm và màng lọc xả tự động; cấu tạo bộ điều áp hoạt động trực tiếp (direct-operated) và kiểu dẫn hướng (pilot-operated); nguyên lý hoạt động của 3 nhóm thiết bị sấy khí nén: sấy hóa lỏng hấp thụ (deliquescent dryer sử dụng muối), sấy làm lạnh (refrigerated dryer) và sấy hấp phụ hạt hút ẩm (adsorptive desiccant dryer) dạng tái sinh nhiệt hoặc không dùng nhiệt.
       TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG NĂNG LỰC CỦA MÔ-ĐUN LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TĐH 2
       
  • Đọc ký hiệu P&ID (ISA)        • Chế tạo chân đế, bu lông nở
  • Thuốc nhuộm, đột dấu, compa   • Định tâm Orifice, Venturi, Coriolis
  • Khoét lỗ, cưa lộng, punch     • Giếng nhiệt RTD, Manifold 3/5 van
  • Ống RMC/FMC, cắt, doa, ren    • Bộ lọc cơ ly tâm & màng lọc
  • Conduit bodies, Seal-off      • Van điều áp Direct/Pilot
  • Bản vẽ Isometric, uốn Tubing  • Máy sấy khí Hấp phụ/Làm lạnh

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình hình thành cho người học nền tảng kỹ thuật thông qua các nhóm nguyên lý:

  • Nguyên lý tiêu chuẩn hóa cơ - điện: Quy chuẩn ký hiệu thiết bị đo lường và đường dẫn tín hiệu trên sơ đồ P&ID; tiêu chuẩn an toàn điện phòng nổ NEC (Bảng 2-2) đối với các phụ kiện làm kín (seal-off fittings) trong môi trường dầu khí nguy hiểm.
  • Cơ học vật liệu và ứng suất đường ống: Hiện tượng giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu đường ống kim loại (Bảng 4-1), phương pháp tính toán bán kính uốn cong lý tưởng nhằm triệt tiêu biến dạng cục bộ và tiêu chuẩn khoảng cách gá đỡ đường ống (Bảng 4-4).
  • Nguyên lý động học lưu chất và điều hòa khí nén: Nguyên lý đo chênh áp trên đường ống (Bernoulli); tiêu chuẩn chất lượng không khí nén theo kích thước hạt tạp chất và mật độ chất bẩn rắn (Bảng 5-2).

Kỹ năng phát triển

Học phần rèn luyện hệ thống kỹ năng thực hành nghề nghiệp:

  • Kỹ năng cơ khí chính xác: Đo đạc, lấy dấu tâm, khoan lỗ dẫn hướng (pilot hole), đột dập thủy lực trên thép tấm; uốn ống kim loại mềm và inox theo góc độ yêu cầu; tiện ren và làm sạch ba-via ống kim loại cứng.
  • Kỹ năng phân tích thiết kế: Đọc hiểu bản vẽ công nghệ P&ID, phác thảo bản vẽ tuyến ống isometric cho từng vòng lặp điều khiển (loop drawing), bóc tách khối lượng và lập bảng kê danh mục vật tư phục vụ thi công.
  • Kỹ năng tích hợp và hiệu chỉnh hệ thống: Cân chỉnh định tâm tấm đục lỗ giữa hai mặt bích; lắp ráp đầu dò nhiệt điện/RTD vào giếng nhiệt; ghép nối bộ phân phối đa van với máy đo chênh áp; tháo rời, làm sạch, bảo dưỡng và lắp ráp bộ điều áp - lọc khí nén.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Phương pháp tiếp cận sư phạm của mô-đun được xây dựng theo mô hình đào tạo tích hợp năng lực thực hành nghề nghiệp (Competency-Based Training), trong đó thời lượng thực hành chiếm 64,4% (58/90 giờ). Giảng viên áp dụng kết hợp giữa phương pháp diễn giảng quy chuẩn kỹ thuật, phân tích sơ đồ bản vẽ P&ID và thị phạm thao tác gia công trực tiếp tại xưởng thực hành chuyên môn hóa.

Trong các buổi thực hành, người học được chia thành các nhóm nhỏ từ 6 đến 8 học viên để thực hiện bài tập tình huống và quy trình lắp ráp mô phỏng môi trường nhà máy, bao gồm:

  • Thiết lập bảng mẫu (template) và gia công khoét lỗ bảng thép;
  • Gia công chân đế kim loại và gá lắp lưu lượng kế;
  • Đo, cắt, uốn ống luồn dây RMC/tubing và đấu nối vào hộp nối;
  • Lắp đặt cụm giếng nhiệt và tổ hợp van phân phối cho máy đo chênh áp.

Quy trình đánh giá kết quả học tập được chuẩn hóa bằng hệ thống tiêu chí:

  • Đánh giá thường xuyên: Tối thiểu 02 cột điểm do giảng viên thực hiện qua hỏi đáp miệng hoặc kiểm tra thao tác tại xưởng.
  • Đánh giá định kỳ: Gồm 04 bài kiểm tra (02 bài lý thuyết thời lượng 45–60 phút kiểm tra chuẩn đầu ra A1–A15; 02 bài thực hành thời lượng 60 phút đánh giá kỹ năng B1–B10 và năng lực tự chủ C1–C3 theo phiếu đánh giá thực hành).
  • Thi kết thúc mô-đun: Bài thi tích hợp lý thuyết và thực hành tổng hợp từ 90 đến 120 phút.

Về quy định tự học, học viên phải nghiên cứu giáo trình và bản vẽ mẫu trước khi đến lớp, bắt buộc tham dự tối thiểu 70% tổng số giờ giảng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại mô-đun) và tuân thủ các quy tắc an toàn bảo hộ lao động, vệ sinh công nghiệp sau ca thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Nội dung giáo trình phản ánh các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại đang áp dụng tại các nhà máy lọc hóa dầu, công trình xử lý khí và trạm phát điện công nghiệp:

  • Kế thừa khung chuẩn quốc tế NCCER: Giáo trình chuyển tải các quy chuẩn thi công đo lường tự động hóa từ bộ giáo trình NCCER Instrumentation Level 2 (Hoa Kỳ), giúp người học tiếp cận trực tiếp thuật ngữ và quy cách lắp đặt tương đương chuẩn kỹ thuật viên quốc tế.
  • Bao phủ công nghệ thiết bị đo lường hiện trường thế hệ mới: Giáo trình không dừng lại ở các cảm biến cơ bản mà cập nhật chi tiết cấu tạo, sơ đồ gá lắp của nhiều dòng đo lường phức tạp như lưu lượng kế Coriolis dạng ống rung chữ U (Hình 2-37, 2-38), lưu lượng kế xoáy cuộn Vortex (Hình 2-28), lưu lượng kế siêu âm đa chế độ phản xạ (Hình 2-32, 2-33), thiết bị đo khối lượng riêng bằng nguồn phóng xạ hạt nhân (Hình 2-54) và cảm biến RTD công nghiệp lắp trong giếng nhiệt mặt bích (Hình 2-64, 2-67).
  • Chuẩn hóa quy trình chế tạo thực địa: Tài liệu cung cấp các bảng thông số kỹ thuật thực dụng như Bảng 4-1 (Hệ số giãn nở tuyến tính của đường ống), Bảng 4-2 & 4-3 (Số liệu gia tăng độ dài khi uốn ống), Bảng 4-4 (Khoảng cách giá treo ống khuyến nghị) và Bảng 5-2 (Phân loại kích thước hạt và mật độ tạp chất khí nén), giúp kỹ thuật viên loại bỏ sai số thực nghiệm trong quá trình thi công.
  • Tích hợp tiêu chuẩn an toàn phòng nổ NEC: Đưa vào quy chuẩn lắp đặt các loại hộp chia cáp, phụ kiện đầu nối làm kín (seal-off fittings) với bột làm kín nhanh (Hình 3-14, 3-16) nhằm ngăn ngừa sự cố cháy nổ dọc theo tuyến ống dẫn cáp điện - đo lường.

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và môi trường công nghiệp:

  • Người học chuyên ngành: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng và học viên hệ Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) tại Trường Cao đẳng Dầu khí, cũng như người học các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Điện công nghiệp tại các trường kỹ thuật.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết: Để tiếp thu tốt kiến thức của mô-đun AUTM544109, người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học tiên quyết trong chương trình khung gồm: An toàn TĐH (AUTM52101), Điện kỹ thuật 1 (ELEI53154), Điện tử cơ bản (AUTM53102), Đo lường điện (ELEI53110), Bản vẽ thiết bị đo lường (AUTM53006), Thiết bị đo lường (AUTM55005) và Lắp đặt hệ thống TĐH 1 (AUTM54108).
  • Giảng viên và kỹ thuật viên cơ sở: Giảng viên chuyên ngành Đo lường - Tự động hóa sử dụng làm tài liệu xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng; đồng thời tài liệu phục vụ kỹ thuật viên bảo dưỡng, công nhân kỹ thuật tại các nhà máy công nghiệp tra cứu quy trình lắp đặt, thay thế thiết bị đo lường hiện trường.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này được ban hành theo quyết định nào và đào tạo cho ngành nghề gì?

Giáo trình ban hành kèm theo Quyết định số 216/QĐ-CĐDK ngày 01/03/2022 của Trường Cao đẳng Dầu khí, dành cho nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa trình độ Cao đẳng và Trung cấp.

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

Học viên cần hoàn thành các môn học tiên quyết trong chương trình: An toàn TĐH (AUTM52101), Bản vẽ thiết bị đo lường (AUTM53006), Thiết bị đo lường (AUTM55005) và Lắp đặt hệ thống TĐH 1 (AUTM54108).

3. Giáo trình chú trọng phát triển kỹ năng thực hành nào cho học viên?

Mô-đun rèn luyện kỹ năng lấy dấu khoét bảng điều khiển, uốn ống kim loại tubing/conduit, tiện ren RMC, định tâm tấm orifice, đấu nối cụm manifold nhiều van, gá lắp giếng nhiệt RTD và hiệu chỉnh bộ lọc khí nén.

4. Quy định đánh giá và điều kiện tham dự thi kết thúc mô-đun gồm những gì?

Người học phải tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết, hoàn thành 02 bài kiểm tra thường xuyên và 04 bài kiểm tra định kỳ (02 lý thuyết, 02 thực hành). Bài thi kết thúc mô-đun kết hợp lý thuyết và thực hành thao tác từ 90 đến 120 phút.

5. Nguồn tài liệu tham khảo chính được dùng để biên soạn giáo trình là gì?

Tài liệu được dịch và biên soạn đối chiếu từ giáo trình Instrumentation Level 2 (NCCER, Third Edition, 2015, Nhà xuất bản Pearson).

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Lắp đặt hệ thống tự động hóa 2 (AUTM544109) cung cấp toàn diện hệ thống lý thuyết quy chuẩn và quy trình thao tác thực hành lắp đặt thiết bị đo lường tự động hóa từ phòng điều khiển trung tâm đến hiện trường công nghệ. Sau khi hoàn thành mô-đun này, người học có đầy đủ kiến thức cơ sở để tiếp tục theo học 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).

Tài liệu tham khảo bắt buộc của mô-đun:

  • Nguyễn Xuân Thịnh (Chủ biên), Tạ Ngọc Dũng (2022), Giáo trình mô-đun: Lắp đặt hệ thống tự động hóa 2, Lưu hành nội bộ, Trường Cao đẳng Dầu khí, Bà Rịa - Vũng Tàu.
  • NCCER (2015), Instrumentation Level 2, 3rd Edition, Pearson Education, Inc.