Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Sửa chữa máy nén khí (Mã mô đun: MĐ 27) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Sửa chữa máy tàu thủy ở trình độ Trung cấp, do Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi ban hành (Lưu hành nội bộ, Chủ biên: Ngô Minh Việt). Trong cấu trúc tổng thể của chương trình khung nghề gồm 40 môn học và mô đun (tổng thời lượng 1920 giờ, 83 tín chỉ), mô đun MĐ 27 chiếm vị trí kỹ thuật chuyên sâu thuộc nhóm môn học chuyên môn ngành nghề (nhóm II.2), được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và mô đun Sửa chữa hệ thống phân phối khí tàu thủy (MĐ 26).

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

  • Về kiến thức (A1): Cung cấp hệ thống lý thuyết về yêu cầu, nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén khí; nhận diện các dạng hư hỏng thường gặp trong quá trình khai thác; nắm vững quy trình tháo lắp, khảo sát, bảo dưỡng, sửa chữa và phương pháp thử nghiệm, hiệu chỉnh máy nén khí sau lắp ráp.
  • Về kỹ năng (B1): Rèn luyện năng lực thực hiện đúng quy trình công nghệ tháo lắp; khảo sát tình trạng kỹ thuật, đánh giá mức độ khuyết tật để đưa ra phương án sửa chữa phù hợp; phục hồi kỹ thuật các chi tiết, cụm chi tiết cơ khí; sử dụng thành thạo các thiết bị đo kiểm và vận hành thử nghiệm hệ thống.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1, C2): Rèn luyện ý thức chấp hành quy trình kỹ thuật, quy phạm an toàn lao động trong nghề sửa chữa máy tàu thủy, tính kỷ luật, sự tỉ mỉ và trách nhiệm bảo đảm chất lượng công việc.

Giáo trình có tổng thời lượng 30 giờ (gồm 6 giờ lý thuyết, 20 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 4 giờ kiểm tra), được cấu trúc thành 3 bài học theo trình tự phát triển năng lực từ nhận thức cấu tạo đến vận hành và công nghệ sửa chữa chi tiết. Tài liệu được thiết kế bám sát thực tế sản xuất của ngành hàng hải, kết hợp lý thuyết cơ sở máy thủy khí với quy chuẩn bảo dưỡng máy nén khí piston và ly tâm trên tàu thủy.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                       CẤU TRÚC MÔ ĐUN MĐ 27 (30 GIỜ)
      BÀI 1                       BÀI 2                       BÀI 3
 Cấu tạo & Nguyên lý        Vận hành Máy nén khí        Bảo dưỡng & Sửa chữa
    (Thời lượng: 5h)            (Thời lượng: 10h)           (Thời lượng: 15h)
  • Phân loại máy nén         • Quy định an toàn bình     • Chế độ bảo dưỡng
  • Thông số kỹ thuật           chịu áp lực, phòng cháy     (Hàng ngày, Cấp I, II)
  • Cấu tạo chi tiết          • Sử dụng dầu 12(M), 19(T)  • 14 bước tháo lắp máy
  • Nguyên lý tác dụng        • Quy trình vận hành &      • Phân loại chi tiết (4 màu)
    đơn / tác dụng kép          dừng máy khẩn cấp         • Sửa chữa trục cơ, tay biên

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua 3 bài học chính theo tiến trình logic chặt chẽ:

  • Bài 1: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nén khí (5 giờ: 2 lý thuyết, 3 thực hành): Trình bày khái niệm máy nén khí là máy thủy khí tạo áp suất khí nén $P > 3\text{ at}$. Phân loại hệ thống máy nén theo cấu tạo (piston, rôto, ly tâm); theo nguyên lý nén (biến đổi động năng và giảm thể tích); theo cấp áp suất (áp suất thấp: $3 - 10\text{ at}$, áp suất trung bình: $10 - 100\text{ at}$, áp suất cao: $100 - 1000\text{ at}$, áp suất siêu cao: $> 1000\text{ at}$); theo phương thức dẫn động (động cơ đốt trong, động cơ điện, tuabin hơi/khí); theo năng suất (thấp: $0{,}04 - 10\text{ m}^3/\text{phút}$, trung bình: $10 - 100\text{ m}^3/\text{phút}$, cao: $> 100\text{ m}^3/\text{phút}$) và cấp số nén (1 cấp, nhiều cấp). Đi sâu vào cấu tạo chi tiết máy nén piston: xylanh và ống lót xylanh; piston gang ($< 7\text{ inch}$ đặc, $> 7\text{ inch}$ rỗng) hoặc piston nhôm ($> 9\text{ inch}$); xécmăng kim loại và xécmăng teflon; vòng chèn kim loại (vòng chữ B - B-ring và vòng chữ T - T-ring); van hút, van xả (van đĩa phẳng kim loại, van đặt chất liệu bakêlit); thanh truyền, con trượt dẫn hướng babit; hệ thống bôi trơn (vung tóe, cổ biên, bôi trơn cưỡng bức dùng bơm bánh răng) và hệ thống làm mát (cánh tản nhiệt không khí, làm mát nước, glycol, làm mát trung gian và làm mát sau nén). Mô tả nguyên lý làm việc của máy nén piston tác dụng đơn và tác dụng kép.
  • Bài 2: Vận hành máy nén khí (10 giờ: 1 lý thuyết, 7 thực hành, 2 kiểm tra): Quy định các tiêu chuẩn kiểm tra trước khởi động, đưa nhiệt độ nước làm mát động cơ đốt trong đạt $> 50^\circ\text{C}$ trước khi đóng ly hợp; vận hành đến áp suất $5 - 6\text{ kg/cm}^2$ trước khi mở van cấp khí. Phân tích đặc tính kỹ thuật của dầu nhờn: dầu 12(M) dùng cho máy nén đứng, rôto áp suất thấp; dầu 19(T) dùng cho máy nén áp suất cao nhiều cấp và máy nén đặt nằm (nhiệt độ khí nén trong xylanh có thể lên đến $200^\circ\text{C}$); dầu công nghiệp 45 hoặc 50 (tiêu chuẩn Liên Xô) cho cơ cấu chuyển động. Quy định dừng máy khẩn cấp khi có tiếng gõ lạ, áp suất dầu hạ thấp, sự cố nước làm mát, nhiệt độ hoặc áp suất khí nén vượt giới hạn, cháy nổ, rung động mạnh. Thiết lập quy chuẩn an toàn bình chịu áp lực theo quy phạm nhà nước (nguy cơ nổ bình chứa áp lực $70\text{ kg/cm}^2$ giải phóng năng lượng tương đương 38 tấn dịch chuyển 1 mét) và an toàn phòng cháy (kho nhiên liệu cách xa công trình tối thiểu $30\text{ m}$).
  • Bài 3: Bảo dưỡng, sửa chữa máy nén khí (15 giờ: 3 lý thuyết, 10 thực hành, 2 kiểm tra): Thiết lập chế độ bảo dưỡng định kỳ: bảo dưỡng hàng ngày (trước/sau ca), bảo dưỡng cấp I (sau 100 giờ làm việc), bảo dưỡng cấp II (sau 400 giờ làm việc, dừng máy 1–2 ngày). Trình bày quy trình công nghệ 14 bước tháo dỡ máy nén piston và phương pháp phân loại khuyết tật chi tiết bằng 4 màu sơn quy ước: màu xanh dương (chi tiết dùng lại ngay), màu vàng (lắp ghép với chi tiết mới hoặc sửa chữa về kích thước bản vẽ), màu trắng (chi tiết phải sửa chữa), màu đỏ (chi tiết phế thải/loại bỏ). Hướng dẫn quy trình công nghệ đo kiểm, phục hồi trục khuỷu và thanh truyền: kỹ thuật đo độ côn, độ ôvan bằng panme (đo cách má khuỷu $8 - 10\text{ mm}$, giới hạn cho phép $\le 0{,}05\text{ mm}$); đo độ cong bằng đồng hồ so (cho phép $0{,}03 - 0{,}05\text{ mm}$); đo độ xoắn bằng thước đo cao (cho phép $< 0{,}10\text{ mm}$); kỹ thuật nắn nguội trục khuỷu trên máy ép thủy lực 20 tấn có lót đệm đồng. Tiêu chuẩn kỹ thuật sửa chữa thanh truyền thép CT4-TC30, CT45, 40X-38X (độ không song song giữa hai đường tâm đầu to và đầu nhỏ $\le 0{,}03\text{ mm}/100\text{ mm}$ chiều dài, diện tích tiếp xúc mặt bạc lớn $> 75%$). Quy chuẩn lắp ráp: khe hở dọc trục của trục khuỷu $0{,}15\text{ mm}$, các khớp xécmăng bố trí lệch nhau $180^\circ$, mômen siết bulông thanh truyền đạt $8 - 10\text{ kG.m}$.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố nền tảng nhiệt động học và nguyên lý máy thủy khí thông qua các đại lượng kỹ thuật: tỷ số nén $R$, năng suất $Q$ ($\text{m}^3/\text{phút}$ hoặc $\text{m}^3/\text{s}$), năng lượng máy nén $L$ ($\text{J/kg}$), mật độ dòng khí $p$, hiệu suất thể tích $V_v$ và hiệu suất cơ học $\eta_m$. Giáo trình thiết lập mối liên hệ giữa ma sát học cơ khí, sự giãn nở nhiệt của kim loại và kỹ thuật làm kín áp suất cao trong điều kiện tải trọng động của tàu thủy.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật cơ khí: Thực hiện đúng quy trình 14 bước tháo rời và lắp ráp cụ thể các bộ phận máy nén; sử dụng thiết bị chuyên dụng cảo nắp ổ bi, tháo cụm piston - thanh truyền tránh gây cọ xước bề mặt lòng xilanh và ngõng trục.
  • Kỹ năng đo kiểm và chẩn đoán: Thao tác thành thạo panme đo ngoài, thước cặp, đồng hồ so, thước đo cao để xác định các sai số hình học của trục khuỷu và tay biên; phân biệt khuyết tật cơ học và khuyết tật ứng suất nhiệt.
  • Kỹ năng phục hồi cơ khí: Nắn nguội trục khuỷu trên máy ép thủy lực 20 tấn; gia công tiện, mài, đánh bóng cổ trục; ép bạc đầu nhỏ thanh truyền đúng lỗ vẩy dầu và cạo rà bề mặt làm việc của bạc đạt độ tiếp xúc kỹ thuật.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp giữa lý thuyết và thực hành, lấy người học làm trung tâm theo định hướng hình thành năng lực nghề nghiệp:

                  TIẾN TRÌNH ĐÀO TẠO TÍCH HỢP TẠI XƯỞNG
  • Phương pháp đối với người dạy: Sử dụng phương pháp dạy học tích cực (thuyết trình ngắn, trực quan hóa bằng máy chiếu projector, nêu vấn đề kỹ thuật thực tế). Giáo viên thực hiện thao tác mẫu trực tiếp tại xưởng thực hành, quan sát, hướng dẫn và chỉnh sửa sai sót thao tác tại chỗ cho học viên.
  • Phương pháp đối với người học: Thực hiện học tập theo nhóm nhỏ từ 2 đến 3 học viên. Từng nhóm tiếp nhận chủ đề thảo luận, nghiên cứu tài liệu trước buổi học, phân công thành viên phân tích nội dung, triển khai thực hành tháo lắp, đo đạc thông số và hoàn thiện báo cáo kỹ thuật. Học viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng mô đun; trường hợp vắng quá 30% thời lượng tích hợp phải học lại toàn bộ mô đun.
  • Điều kiện cơ sở vật chất và học liệu:
    • Phòng học và xưởng: Phòng học chuyên môn hóa, xưởng thực hành sửa chữa có trang bị hệ thống máy nén khí tàu thủy thực tế, mô hình cắt máy nén khí.
    • Dụng cụ, thiết bị: Máy chiếu, panme, thước cặp, đồng hồ so, giá chữ V, máy ép thủy lực 20 tấn, bộ dụng cụ nguội sửa chữa (cờlê, kìm, tuốc-nơ-vít, cát rà, đá dầu, vải ráp).
    • Vật tư: Dầu nhờn 12(M), 19(T), dầu công nghiệp 45/50, dầu đốt, mỡ bôi trơn.
  • Quy chế kiểm tra và đánh giá: Căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, điểm đánh giá mô đun tính theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân) với cơ cấu trọng số:
    • Điểm quá trình (Trọng số 40%): Gồm 01 cột kiểm tra thường xuyên (hình thức viết/thuyết trình/vấn đáp, thực hiện sau 5 giờ) và 02 cột kiểm tra định kỳ (hình thức kết hợp lý thuyết và thực hành, thực hiện sau 15 giờ).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Tổ chức sau 30 giờ đào tạo theo hình thức vấn đáp kết hợp thực hành trực tiếp trên mô hình và thiết bị thực tế, đánh giá tổng hợp các chuẩn đầu ra A1, B1, C1, C2 (yêu cầu đạt từ 60% trở lên).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp sâu tính đặc thù ngành tàu thủy: Giáo trình không tiếp cận máy nén khí dưới dạng thiết bị cơ khí thông dụng mà đặt trực tiếp vào điều kiện khai thác hàng hải: máy nén cung cấp khí điều khiển, khí nạp khởi động động cơ Diesel chính và các hệ thống phụ trợ trên tàu thủy.
  • Cập nhật các giải pháp vật liệu và công nghệ mới: Đưa vào tài liệu các loại vật liệu kỹ thuật cao như xécmăng teflon tự bôi trơn dùng cho môi trường nén khí oxy hoặc môi trường cấm lẫn hơi dầu; đĩa van bakêlit ma sát thấp cho máy nén áp suất thấp lưu lượng lớn; bạc lót hợp kim babit chống mòn trên con trượt và cổ thanh truyền; kỹ thuật mạ crom bảo vệ bề mặt thanh truyền chống lại tác hại ăn mòn hóa học của khí có lẫn hợp chất lưu huỳnh ($H_2S$).
  • Chuẩn hóa quy trình chẩn đoán khuyết tật: Áp dụng hệ thống mã hóa 4 màu sơn trong phân loại chi tiết kỹ thuật sau tháo dỡ, giúp tiêu chuẩn hóa thao tác kiểm tra xưởng.
  • Gắn liền quy chuẩn an toàn công nghiệp và phòng chống cháy nổ: Định lượng rõ rệt rủi ro năng lượng phá hủy của bình tích khí chịu áp ($70\text{ kg/cm}^2$), đưa quy chuẩn kiểm định an toàn bình chịu áp lực và an toàn phòng cháy kho trạm nén khí thành nội dung đào tạo bắt buộc.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Nhóm đối tượng Điều kiện tiên quyết & Mục đích sử dụng
Học sinh Trung cấp nghề • Đối tượng: Học sinh theo học nghề Sửa chữa máy tàu thủy.
• Kiến thức tiên quyết: Đã hoàn thành các môn học cơ sở: Vẽ kỹ thuật (MH 07), Cơ kỹ thuật (MH 08), Vật liệu cơ khí (MH 09), Dung sai và đo lường kỹ thuật (MH 10), An toàn lao động (MH 11), Hàn - Nguội cơ bản (MĐ 15), Tiện cơ bản (MĐ 16), Động cơ Diesel tàu thủy 1 (MH 18) và Sửa chữa hệ thống phân phối khí tàu thủy (MĐ 26).
Giảng viên chuyên ngành • Làm tài liệu giảng dạy chính thức, xây dựng giáo án lý thuyết tích hợp và phiếu hướng dẫn luyện tập thực hành xưởng tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp.
Kỹ thuật viên xưởng tàu • Dùng làm tài liệu tham khảo tra cứu quy chuẩn dung sai (độ ôvan, độ côn, độ cong, mômen siết) và quy trình tháo lắp, bảo dưỡng phục hồi máy nén khí trong các trạm sửa chữa cơ khí hàng hải.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho học sinh hệ Trung cấp nghề Sửa chữa máy tàu thủy, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho giảng viên đào tạo nghề cơ khí động lực và kỹ thuật viên bảo dưỡng tại các trạm máy nén khí hàng hải.

2. Học viên cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần tích lũy kiến thức cơ sở về vật liệu cơ khí, vẽ kỹ thuật, dung sai lắp ghép, kỹ năng gia công nguội - tiện cơ bản và nắm vững cấu tạo hệ thống phân phối khí trên động cơ Diesel tàu thủy (MĐ 26).

3. Điểm khác biệt cốt lõi giữa giáo trình này và các tài liệu lý thuyết máy nén thông thường là gì?

Giáo trình tập trung vào năng lực thao tác thực tế tại xưởng: thiết lập 14 bước tháo dỡ cụ thể, bảng phân loại khuyết tật 4 màu sơn, chỉ dẫn các giới hạn sai số hình học đo bằng panme/đồng hồ so (độ côn $\le 0{,}05\text{ mm}$, độ cong $\le 0{,}05\text{ mm}$, độ xoắn $< 0{,}10\text{ mm}$) và kỹ thuật nắn trục bằng máy ép thủy lực 20 tấn.

                    QUY ƯỚC 4 MÀU PHÂN LOẠI CHI TIẾT

4. Phương pháp tự học giáo trình để đạt kết quả tốt nhất là gì?

Học viên cần đọc trước nội dung từng bài học, nghiên cứu kỹ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý van đĩa, trục khuỷu, hệ thống bôi trơn; tham gia thảo luận nhóm 2–3 người; tuân thủ bảng hướng dẫn bôi trơn và các chỉ số đo kiểm trong quá trình thực hành xưởng.

5. Những tài liệu tham khảo và học liệu nào được sử dụng kèm theo giáo trình?

Học viên và giáo viên kết hợp sử dụng:

  • Tập bài giảng thực hành tại xưởng thực hành sửa chữa máy tàu thủy (Trường CĐHH I).
  • Giáo trình máy nén và quạt gió.
  • Giáo trình công nghệ sửa chữa.
  • Hệ thống học liệu bổ trợ: mô hình cắt máy nén khí, tranh vẽ kỹ thuật và tư liệu hình ảnh cấu tạo máy nén khí tàu thủy.

Kết luận

Giáo trình mô đun Sửa chữa máy nén khí (MĐ 27) của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi là tài liệu đào tạo chuyên môn có tính hệ thống, gắn kết giữa lý thuyết nguyên lý máy thủy khí và kỹ năng thực hành cơ khí tàu thủy. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở các hướng dẫn định lượng chi tiết về tiêu chuẩn đo kiểm, quy trình công nghệ 14 bước tháo lắp và biện pháp phục hồi hư hỏng trục khuỷu, tay biên bảo đảm an toàn bình chịu áp lực.

Lộ trình học tập hoàn chỉnh được thiết lập qua ba giai đoạn: $$\text{Nắm vững cấu tạo/nguyên lý (Bài 1)} \longrightarrow \text{Tuân thủ quy chuẩn vận hành/an toàn (Bài 2)} \longrightarrow \text{Luyện tập kỹ thuật đo kiểm/sửa chữa (Bài 3)}$$

Hoàn thành mô đun này tạo nền tảng chuyên môn bắt buộc để học viên tiếp tục thực hiện các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo nghề, bao gồm Sửa chữa hệ thống nhiên liệu Diesel (MĐ 28), Sửa chữa hệ thống bôi trơn (MĐ 29), Sửa chữa hệ thống làm mát (MĐ 30) và Sửa chữa hệ thống khởi động - đảo chiều tàu thủy (MĐ 31).