Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun "Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt" (Mã mô đun: BQMN19MĐ02) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề được ban hành kèm theo Quyết định số 189/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (PVMTC), tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Tài liệu do nhóm tác giả thuộc Tổ bộ môn Cơ khí – Khoa Cơ khí Động lực biên soạn, gồm:

  • Kỹ sư Huỳnh Công Hải
  • Kỹ sư Lê Anh Dũng

Về vị trí đào tạo, mô đun thuộc nhóm môn học/mô đun chuyên môn nghề (khối lượng 52 tín chỉ/1455 giờ) trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề "Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí" (tổng chương trình gồm 89 tín chỉ, 2160 giờ học).

Mục tiêu học tập của mô đun được xác định theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1 - A3): Cung cấp hệ thống quy định an toàn, kỹ thuật bảo quản thiết bị trong ngành dầu khí; trình bày phân loại, cấu tạo, nguyên lý vận hành; nhận diện các dạng hư hỏng, nguyên nhân và phương án khắc phục đối với các dòng quạt và máy nén khí công nghiệp.
  • Về kỹ năng (B1 - B4): Thực hiện quy trình tháo lắp van và các cụm chi tiết máy; đo kiểm, đánh giá sai số hình học và tình trạng làm việc của từng linh kiện; chẩn đoán sai hỏng thông thường; xây dựng phương án bảo dưỡng tối ưu và thực hiện sửa chữa, phục hồi chi tiết hư hỏng.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 - C3): Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, tính tỉ mỉ, kỷ luật lao động và ý thức chấp hành nghiêm ngặt quy định an toàn trong môi trường sản xuất dầu khí.

Mô đun được thiết kế với tổng thời lượng 135 giờ (5 tín chỉ), trong đó thời lượng thực hành, thảo luận và bài tập chiếm 116 giờ, lý thuyết 14 giờ và kiểm tra 5 giờ. Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo phương pháp module hóa kỹ thuật, phân chia thành 3 bài học tương ứng với các nhóm thiết bị và quy trình bảo dưỡng thực tế. Điểm đặc thù của tài liệu là tích hợp trực tiếp thông số kỹ thuật, quy trình đo kiểm dung sai và phương án công nghệ sửa chữa của các thiết bị thực tế đang vận hành trong công nghiệp dầu khí như máy nén khí 4BY-5/9, máy nén rotor ПP-10, trạm máy nén khí ДK-9M và hộp giảm tốc ЗИФ-55.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua 3 bài học chuyên sâu với tiến trình logic từ tổng quan lý thuyết phân loại đến quy trình tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa chi tiết từng cụm kết cấu:

  • Bài 1: Khái niệm chung về quạt (Thời lượng: 15 giờ – 6 giờ lý thuyết, 9 giờ thực hành):

    • Khái niệm và phân loại: Phân loại máy nén khí/quạt theo cấu tạo (piston, rotor, ly tâm, hướng trục); theo nguyên lý nén khí (biến đổi động năng và giảm thể tích chứa); theo dải áp suất (áp suất thấp $2 - 10\text{ kg/cm}^2$, trung bình $10 - 100\text{ kg/cm}^2$, cao $100 - 1000\text{ kg/cm}^2$, siêu cao $> 1000\text{ kg/cm}^2$); theo phương thức dẫn động (động cơ điện 1 pha/3 pha, động cơ đốt trong diesel/xăng, turbine hơi/khí); theo năng suất (thấp $0{,}04 - 10\text{ m}^3/\text{phút}$, trung bình $10 - 100\text{ m}^3/\text{phút}$, cao $> 100\text{ m}^3/\text{phút}$); theo cấp nén ($1, 2, 3, \dots, n$ cấp).
    • Trạm máy nén khí: Khảo sát kết cấu trạm máy nén khí cố định và di động (lắp trên khung bánh lốp, máy kéo bánh xích hoặc toa xe đường sắt).
    • Nguyên lý hoạt động: Phân tích sơ đồ động học máy nén khí piston 1 chiều 1 cấp nén (loại có con trượt và không có con trượt), máy nén khí piston 2 chiều 1 cấp nén; đánh giá ưu nhược điểm kỹ thuật của cơ cấu piston.

  • Bài 2: Sửa chữa - Bảo dưỡng quạt ly tâm (Thời lượng: 60 giờ – 5 giờ lý thuyết, 25 giờ thực hành/bài tập, kiểm tra):

    • Cấu tạo chi tiết: Các te gang đúc, xi lanh liền khối hoặc xi lanh rời (làm mát bằng không khí với cánh tản nhiệt hoặc làm mát bằng nước qua áo nước); nhóm piston - thanh truyền (piston gang/hợp kim nhôm, chốt piston thép hợp kim, xéc măng khí và xéc măng dầu bằng gang xám, thanh truyền thép C40 - C45 tiết diện chữ I, trục khuỷu thép C35 - C50); các dạng van nạp - van xả (van đĩa cầu, van lá, van dòng thẳng).
    • Hệ thống phụ trợ: Hệ thống bôi trơn vung té và cưỡng bức (bơm nhớt kiểu bánh răng); hệ thống làm mát khí nén qua bình làm mát trung gian (hạ nhiệt từ $165^\circ\text{C}$ xuống $60^\circ\text{C}$); bình chứa khí nén; cụm van an toàn tự động và van một chiều.
    • Hệ thống điều chỉnh năng suất: Cơ chế mở cưỡng bức van nạp cấp I; cơ chế mở thông cửa xả cấp II với khí quyển kết hợp bộ điều tốc; cơ chế tiết lưu cửa nạp, thay đổi thể tích không gian chết và đóng cắt Start - Stop.
    • Cơ cấu truyền động: Hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp tỉ số truyền $1:9$ của máy ЗИФ-55; bộ ly hợp ma sát khô 1 đĩa của trạm máy nén khí ДK-9M.
    • Quy trình kỹ thuật: Quy trình tháo lắp, kiểm tra dung sai và phương án sửa chữa trên máy nén khí piston 1 cấp và máy nén khí 4 xi lanh chữ V 2 cấp nén 4BY-5/9 (công suất 37 kW, năng suất $5\text{ m}^3/\text{phút}$, áp suất $9\text{ kg/cm}^2$, bôi trơn bằng dầu U50, U40, K19, K11).

  • Bài 3: Sửa chữa - Bảo dưỡng quạt trục (Thời lượng: 60 giờ – 3 giờ lý thuyết, 25 giờ thực hành/bài tập, kiểm tra):

    • Cấu tạo máy nén khí rotor cánh phẳng ПP-10: Khảo sát trạm máy di động dẫn động bằng động cơ 130 mã lực, năng suất $10\text{ m}^3/\text{phút}$, áp suất $8\text{ kg/cm}^2$; kết cấu 2 cấp nén với rotor thép rèn đặt lệch tâm trong lòng xi lanh gang đúc, hệ thống cánh phẳng hướng tâm chuyển động trong rãnh rotor, ổ đỡ con lăn, cơ cấu phun dầu làm mát dọc thân và hệ thống làm kín khoang nạp - xả.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố và tích hợp các nguyên lý kỹ thuật cơ sở:

  • Nguyên lý nhiệt động học và khí động lực: Sự biến đổi năng lượng dòng khí trong quá trình nén tĩnh và nén động; quy luật biến thiên áp suất và nhiệt độ trong các cấp nén nối tiếp.
  • Nguyên lý truyền động cơ khí: Động học cơ cấu thanh truyền - tay quay, cơ cấu ma sát đĩa ly hợp và bộ truyền bánh răng giảm tốc.
  • Lý thuyết dung sai lắp ghép và biến dạng kim loại: Chuẩn mực khe hở dầu, độ dịch dọc trục, độ côn, độ méo elip, độ cong xoắn cơ học; hiện tượng mỏi nhiệt và ma sát mài mòn trong môi trường áp lực cao.
  • Công nghệ phục hồi cơ khí: Quy chuẩn công nghệ gia công cắt gọt (tiện, mài tròn, doa xi lanh theo code), kỹ thuật gia công nguội (rà phẳng lá van theo quỹ đạo số 8), công nghệ hàn nứt xi lanh (nung nóng sơ bộ $600 - 650^\circ\text{C}$ và ủ nhiệt làm nguội chậm) và công nghệ nắn trục khử ứng suất dư trên bàn ép thủy lực kết hợp ủ nhiệt ($180 - 200^\circ\text{C}$ trong $5 - 6$ giờ).

Kỹ năng phát triển

Thông qua hệ thống 116 giờ thực hành xưởng, sinh viên phát triển các nhóm năng lực kỹ thuật:

  • Kỹ năng đo kiểm và chẩn đoán kỹ thuật: Sử dụng đồng hồ so đo độ cong trục khuỷu ($\le 0{,}1\text{ mm}$), panme đo ngoài và đo lỗ để xác định độ côn, độ méo xi lanh ($\le 0{,}15\text{ mm}$); dùng thước căn lá kiểm tra khe hở cạnh xéc măng ($\le 0{,}3\text{ mm}$), khe hở miệng xéc măng ($0{,}2 - 0{,}45\text{ mm}$) và khe hở piston - xi lanh ($\le 0{,}4\text{ mm}$).
  • Kỹ năng tháo lắp và hiệu chỉnh: Thao tác tháo lắp theo trình tự ngược, định vị vam đồng tâm khi tháo puly/bánh đà; siết bu lông nắp xi lanh, nắp gối đỡ trục và bu lông thanh truyền theo đúng mô men siết quy định ($8 - 10\text{ kg}\cdot\text{m}$ trên máy 4BY-5/9); thực hiện chia miệng xéc măng lệch góc quanh chu vi piston.
  • Kỹ năng sửa chữa và phục hồi: Phục hồi bề mặt tiếp xúc của đĩa van và lá van; xác định chính xác cấp sửa chữa (code 1 đến code 4, bước nhảy $0{,}25\text{ mm}$ mỗi cấp) cho cổ trục khuỷu và lòng xi lanh; thay thế bạc lót, xéc măng và điều chỉnh đệm bù khe hở dịch dọc.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai phương pháp giáo dục tích cực (Active Learning) với sự phân định rõ ràng giữa hoạt động của người dạy và người học:

  • Phương pháp đối với người dạy:

    • Giảng dạy lý thuyết: Kết hợp thuyết trình ngắn tập trung vào bản chất nguyên lý, phương pháp nêu vấn đề kỹ thuật và bài tập tình huống sự cố thực tế tại nhà máy.
    • Hướng dẫn thực hành: Phân chia học viên thành các nhóm nhỏ thao tác trực tiếp tại "Xưởng Thiết bị tĩnh và động" trên các thiết bị chuyên môn hóa (máy cân bằng động, mô hình máy nén khí cắt bổ, trạm nén khí thực hành).
    • Điều hành tự học: Cung cấp chủ đề thảo luận trước buổi học, kiểm soát tiến độ làm việc nhóm và đánh giá báo cáo kỹ thuật của học viên.

  • Phương pháp đối với người học:

    • Chuẩn bị bài học: Nghiên cứu trước nội dung tài liệu giáo trình và tài liệu tham khảo được giao; hoàn thiện các câu hỏi và bài tập tình huống trước khi lên lớp.
    • Làm việc nhóm (8 - 10 học viên/nhóm): Nhóm trưởng phân công thành viên phụ trách từng nội dung cụ thể trong chủ đề bảo dưỡng, tổng hợp kết quả, thực hiện thao tác đo kiểm tập thể và lập biên bản báo cáo kỹ thuật.
    • Quy chế chuyên cần: Bắt buộc tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết; trường hợp vắng quá 30% tổng số tiết lý thuyết, người học phải học lại môn học và không được dự thi kết thúc.

  • Quy chế kiểm tra và đánh giá: Căn cứ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, thang điểm và trọng số được quy định:

Hình thức kiểm tra Thời điểm tổ chức Phương pháp & Hình thức Chuẩn đầu ra đánh giá Trọng số điểm
Kiểm tra Thường xuyên Sau 57 giờ học Tự luận / Vấn đáp / Thuyết trình A1, A2, A3, A4, B1, B2, C1, C2 40% (Hệ số 1)
Kiểm tra Định kỳ Sau 46 giờ học Tự luận kết hợp Thực hành xưởng A4, B2, C2 Hệ số 2
Thi Kết thúc môn học Sau 135 giờ học Tự luận kết hợp Thao tác thực hành Toàn bộ A1-A4, B1-B3, C1-C3 60%

Quy đổi điểm: Điểm tổng kết môn học tính theo thang điểm 10 (làm tròn một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các dữ liệu kỹ thuật thực tế và tiêu chuẩn công nghiệp:

  • Tích hợp dữ liệu kết cấu máy công nghiệp thực tế: Giáo trình không mô tả lý thuyết trừu tượng mà xây dựng toàn bộ quy trình kiểm tra, sửa chữa trên các dòng máy công nghiệp tiêu biểu:

    • Máy nén khí 4 xi lanh bố trí chữ V 2 cấp nén 4BY-5/9 chuyên dụng nén không khí và gas.
    • Trạm máy nén khí di động động cơ diesel ПP-10 trang bị cơ cấu rotor 2 cấp nén với cánh phẳng hướng tâm.
    • Hộp giảm tốc công nghiệp ЗИФ-55 2 cấp bánh răng ngâm dầu bôi trơn.
    • Cụm ly hợp đĩa ma sát khô trên trạm ДK-9M.

  • Hệ thống bảng thông số dung sai và khe hở chuẩn xác: Giáo trình xây dựng bảng tra định lượng phục vụ công tác sửa chữa thực tế đối với máy 4BY-5/9:

Cụm mối ghép Khe hở thiết kế Max (mm) Khe hở thiết kế Min (mm) Khe hở Max cho phép (mm) Phương pháp điều chỉnh / Sửa chữa
Khe hở dầu của cổ biên 0,15 0,065 0,30 Điều chỉnh các tấm đệm
Khe hở chốt piston và bạc đầu nhỏ 0,08 0,025 0,30 Thay bạc lót mới
Khe hở dịch dọc của trục khuỷu 0,25 0,15 0,30 Thay tấm đệm mặt bích gối đỡ
Độ dịch dọc của thanh truyền 6,00 4,00 Không điều chỉnh Không điều chỉnh
Khe hở piston - xi lanh cấp I 0,25 0,10 0,50 Sửa chữa theo code
Khe hở piston - xi lanh cấp II 0,30 0,15 0,50 Sửa chữa theo code
Khe hở cạnh xéc măng 0,10 0,015 0,30 Thay xéc măng mới
  • Chuẩn hóa quy trình sửa chữa theo code kích thước: Quy định cụ thể 4 cấp code sửa chữa (mỗi cấp đường kính thay đổi $0{,}25\text{ mm}$, tối đa $1\text{ mm}$ cho trục khuỷu và xi lanh), thiết lập quy chuẩn doa láng lòng xi lanh đạt độ bóng $\nabla 8$, độ côn và độ méo $\le 0{,}03\text{ mm}$, độ dôi ép ống lót $0{,}05\text{ mm}$ trên máy ép thủy lực.
  • Liên kết hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành Dầu khí: Giáo trình tham chiếu và đối chiếu trực tiếp với các tiêu chuẩn quốc tế của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ và Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ:
    • API Specification 6A (19th Edition, 2004): Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết bị đầu giếng và cây thông khai thác.
    • API Standard 598 (7th Edition, 1996): Tiêu chuẩn kiểm tra và thử nghiệm van công nghiệp (Valve Inspection and Testing).
    • API Standard 527 (3rd Edition, 1991): Tiêu chuẩn thử nghiệm độ kín van an toàn.
    • ASME B16: Hệ thống tiêu chuẩn mặt bích và phụ kiện đường ống công nghiệp.
    • Tài liệu trong nước: "Bơm quạt máy nén khí" của TS. Lê Xuân Hoà.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo chính quy:

    • Sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành "Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí" tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các trường cao đẳng kỹ thuật công nghiệp.
    • Sinh viên các ngành kỹ thuật liên quan như Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Động lực, Vận hành thiết bị chế biến Dầu khí.

  • Kiến thức và kỹ năng tiên quyết (Prerequisites): Trước khi học mô đun BQMN19MĐ02, người học cần hoàn thành các môn học nền tảng trong chương trình đào tạo:

    1. An toàn vệ sinh lao động (Mã MH: ATMT19MH01)
    2. Dung sai (Mã MH: CK19MH05)
    3. Vật liệu cơ khí (Mã MH: CK19MH04)
    4. Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (Mã MH: CK19MH01, CK19MH02)
    5. Cơ kỹ thuật (Mã MH: CK19MH03)
    6. Autocad (Mã MH: CG19MH01)
    7. Nhiệt kỹ thuật (Mã MH: CNH19MH10)
    8. Gia công nguội cơ bản (Mã MĐ: CG19MĐ01)
    9. Nguyên lý - Chi tiết máy (Mã MH: CG19MH02)
    10. Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (Mã MH: CK19MH09)
    11. Cân bằng động (Mã MĐ: BQMN19MĐ01)
    12. Gia công cắt gọt kim loại 1 (Mã MĐ: CK19MĐ01)

  • Giảng viên và cán bộ giảng dạy: Giảng viên khoa Cơ khí Động lực sử dụng giáo trình làm tài liệu chuẩn để thiết kế giáo án lý thuyết, bài tập tình huống và phiếu hướng dẫn thực hành tại xưởng thiết bị tĩnh và động.

  • Kỹ thuật viên và cán bộ bảo trì: Tài liệu phục vụ tự học, tra cứu quy trình kỹ thuật cho kỹ thuật viên bảo dưỡng cơ khí, công nhân vận hành thiết bị quay tại các nhà máy lọc hóa dầu, xí nghiệp khai thác khí và các cơ sở công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề chuyên ngành Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí; đồng thời là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho giảng viên nghề cơ khí, kỹ thuật viên bảo trì thiết bị quay trong các nhà máy dầu khí và công nghiệp chế biến.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần tích lũy khối kiến thức cơ sở bao gồm: An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Dung sai đo lường (CK19MH05), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Nhiệt kỹ thuật, Gia công nguội, Chi tiết máy, Cắt gọt kim loại và kỹ thuật Cân bằng động (BQMN19MĐ01).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình phân bổ thời lượng thực hành lên đến $86%$ (116/135 giờ), tập trung trực tiếp vào quy trình tháo lắp, bảng tra dung sai và phương án công nghệ sửa chữa trên các model máy móc thực tế của ngành dầu khí (4BY-5/9, ПP-10, ЗИФ-55, ДK-9M) thay vì mô tả nguyên lý chung. Giáo trình tích hợp hệ thống tiêu chuẩn quốc tế như API 6A, API 598, API 527 và ASME B16.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu nội dung lý thuyết từng bài trước khi lên lớp, giải quyết 15 câu hỏi thảo luận cuối các bài học, tham gia phân tích tình huống theo nhóm từ 8 - 10 người, đối chiếu bảng thông số khe hở tiêu chuẩn với thực tế đo đạc tại xưởng trên bàn máp, đồng hồ so và thước panme.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu bổ trợ đi kèm gồm có: hệ thống Phiếu thực hành, Phiếu học tập tại xưởng thiết bị; giáo trình "Bơm quạt máy nén khí" của TS. Lê Xuân Hoà; các bộ tiêu chuẩn API 6A, API 598, API 527 của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ và tiêu chuẩn ASME B16.

Kết luận

Giáo trình "Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt" (Mã mô đun: BQMN19MĐ02) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn có tính ứng dụng kỹ thuật cao, chuẩn hóa quy trình công nghệ bảo dưỡng và sửa chữa các dòng quạt, máy nén khí công nghiệp. Với cơ cấu 135 giờ học thực nghiệm tại xưởng, tài liệu định hình lộ trình học tập logic:

Hệ thống kiến thức được bổ trợ đồng bộ bởi các quy chuẩn kiểm định van API 598, van an toàn API 527, phụ kiện mặt bích ASME B16 và thiết bị đầu giếng API 6A, cung cấp nền tảng năng lực thực tế cho nhân sự kỹ thuật cơ khí trong ngành Dầu khí.