Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 (Mã mô đun: CK19MĐ06) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề được ban hành 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. Giáo trình do tập thể giảng viên thuộc Khoa Cơ khí biên soạn, bao gồm: Nguyễn Thành Danh (Chủ biên), Lê Duy Nam và Bùi Việt An.

Trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (ngành sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí), mô đun có thời lượng 45 giờ (14 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành/thảo luận và 2 giờ kiểm tra). Về mặt tiến trình đào tạo, mô đun được bố trí học sau các môn học/mô đun cơ sở và chuyên môn như: Dung sai (CK19MH05), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Vẽ kỹ thuật (CK19MH01, CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01), Nguyên lý - Chi tiết máy (CG19MH02), Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (CK19MH09), Cân bằng động (BQMN19MĐ01) và Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 (CK19MĐ05); đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi sinh viên thực hiện Thực tập sản xuất (BQMN19MĐ03) và Khóa luận tốt nghiệp (BQMN19MĐ04).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc chuẩn hóa 3 nhóm năng lực:

  • Kiến thức (A1): Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lập quy trình tháo lắp, căn chỉnh, bảo dưỡng các loại bơm công nghiệp.
  • Kỹ năng (B1): Nhận biết chính xác các dạng sai lệch trục, tính toán lượng căn chêm và thực hiện thành thạo thao tác cân chỉnh đồng trục giữa động cơ và bơm bằng dụng cụ cơ khí lẫn thiết bị quang học kỹ thuật số.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Rèn luyện tác phong công nghiệp, kỹ năng làm việc nhóm, ý thức tuân thủ quy trình an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong môi trường nhà máy, công trình biển.

Điểm đặc thù của giáo trình là tiếp cận kỹ thuật chuyên sâu về công tác căn chỉnh độ đồng tâm trục cho các tổ hợp máy quay tốc độ cao sử dụng khớp nối mềm trong ngành công nghiệp dầu khí và hóa chất.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 3 bài học theo tiến trình từ cơ sở lý thuyết sai lệch hình học đến các phương pháp thực hành cân chỉnh chuyên dụng:

  • Bài 1: Các dạng sai lệch trục giữa bơm và động cơ (5 giờ lý thuyết) Giới thiệu vai trò kỹ thuật của việc căn chỉnh đồng trục đối với việc giảm rung động, hạn chế hư hỏng vòng bi, phớt chắn dầu và kéo dài tuổi thọ cụm thiết bị quay. Nội dung tập trung phân loại và nhận diện 3 dạng sai lệch cơ bản:

    1. Sai lệch khoảng cách (phương nằm ngang): Biểu thị khoảng cách giữa hai mặt đầu khớp nối ($K_1, K_2$).
    2. Sai lệch góc: Biểu thị độ không song song giữa hai mặt đầu khớp nối ($g = G_1 - G_2 \le [g]$), bao gồm sai lệch góc theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng.
    3. Sai lệch hướng tâm: Biểu thị khoảng cách giữa hai đường tâm khớp nối ($T_1 = T_2 = [t]$), bao gồm lệch trục song song theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang.

  • Bài 2: Căn chỉnh đồng trục bơm và động cơ bằng đồng hồ so (20 giờ: 5 giờ lý thuyết, 15 giờ thực hành) Trình bày quy trình kiểm tra sơ bộ bệ đỡ, độ căng đường ống công nghệ và kỹ thuật đo kiểm tra hiện tượng chân khập khiễng (Soft Foot) với dung sai khe hở $\le 0.05\text{ mm}$. Phân tích chi tiết phương pháp đồng hồ so đo sai lệch góc - hướng tâm tại 4 vị trí chuẩn (12h-6h, 3h-9h hoặc B-H, L-P) và phương pháp đồng dạng hình học sử dụng đồ thị thang đo micromet (thang A, thang B). Giáo trình cung cấp công thức tính toán độ dày căn chêm ($S_1, S_2, S_3, S_4$) dưới các chân máy ($A_1, A_2, A_3, A_4$) cho 4 trường hợp tương quan đo đạc giữa $a_B, a_H$ (hướng tâm) và $b_B, b_H$ (góc):

    • Trường hợp 1: $a_B > a_H; b_B > b_H \Rightarrow S_3 = S_4 = \frac{a_B - a_H}{2}$; $S_1 = S_2 = \frac{a_B - a_H}{2} + \frac{L(b_B - b_H)}{2r}$ (lấy bớt căn đệm).
    • Trường hợp 2: $a_B > a_H; b_B < b_H \Rightarrow S_3 = S_4 = \frac{l(b_H - b_B)}{2r}$ (khử lệch góc trước, sau đó chỉnh hướng tâm theo $\frac{|a_B - a_H|}{2}$).
    • Trường hợp 3: $a_B < a_H; b_B > b_H \Rightarrow S_3 = S_4 = \frac{l(b_B - b_H)}{2r}$ (thêm căn đệm khử lệch góc trước, tiếp tục xử lý hướng tâm).
    • Trường hợp 4: $a_B < a_H; b_B < b_H \Rightarrow S_3 = S_4 = \frac{a_H - a_B}{2}$; $S_1 = S_2 = \frac{a_H - a_B}{2} + \frac{L(b_H - b_B)}{2r}$ (thêm căn đệm).

  • Bài 3: Căn chỉnh đồng trục bơm và động cơ bằng thiết bị laser (TMEA2 – SKF) (20 giờ: 4 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra) Quy chuẩn hóa quy trình sử dụng thiết bị cân chỉnh laser SKF TMEA2. Giáo trình hướng dẫn xác lập máy di động (movable machine - động cơ) và máy cố định (stationary machine - bơm); quy trình gá lắp bộ phận đo phát tia laser (đầu S và M); nhập 3 kích thước hình học chuẩn ($A$: khoảng cách giữa 2 đầu đo; $B$: từ đầu đo M đến chân trước máy di động; $C$: khoảng cách giữa chân trước và chân sau máy di động). Quy định các bước lấy số liệu tại các vị trí 9h, 3h và 12h; phương pháp xử lý lỗi Soft Foot bằng phần mềm trên máy; theo dõi giá trị bù trừ hiển thị trực tiếp ($F_1$ cho chân trước, $F_2$ cho chân sau) để hiệu chỉnh căn đệm theo phương đứng trước, sau đó tì bulông hiệu chỉnh dịch chuyển theo phương ngang.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở hình học không gian và dung sai lắp ghép: Phân tích trạng thái lệch tâm, lệch góc của hệ trục quay trong không gian ba chiều và xác lập miền dung sai kỹ thuật cho phép của nhà chế tạo.
  • Cơ học máy và biến dạng kết cấu: Tác động cơ học của lực kéo từ hệ thống đường ống công nghệ, độ phẳng của bệ đỡ và hiện tượng ứng suất phân bố không đều lên các chân máy.
  • Nguyên lý đo lường quang - cơ kỹ thuật: Nguyên lý chuyển dịch vị trí tiếp điểm cơ học trên đồng hồ so và nguyên lý cảm biến vị trí PSD (Position Sensitive Detector) kết hợp diode laser bán dẫn bước sóng 670–675 nm.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng đo đạc và thao tác cơ khí chính xác: Gá đặt đồng hồ so, cân chỉnh nivo bọt nước, lấy dấu bề mặt đo, sử dụng căn lá và thước cặp cơ khí.
  • Kỹ năng xử lý dữ liệu và tính toán kỹ thuật: Chuyển đổi số đọc đồng hồ so trên 4 góc tọa độ sang đồ thị đồng dạng hình học; giải thuật tính toán lượng căn chêm bù trừ sai lệch trục.
  • Kỹ năng vận hành thiết bị công nghệ cao: Thiết lập cấu hình đo trên máy laser SKF TMEA2, đọc hiểu thông số hiển thị trên màn hình LCD và thao tác siết bulông chân máy theo đường chéo đảm bảo dung sai dưới $0.05\text{ mm}$.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích cực kết hợp giữa lý thuyết nền tảng và rèn luyện kỹ năng thực hành xưởng (chiếm 64.4% tổng thời lượng mô đun):

  • Hoạt động của người dạy:
    • Áp dụng phương pháp thuyết trình ngắn nêu vấn đề, hướng dẫn sinh viên tra cứu tài liệu kỹ thuật và giải quyết các bài tập tình huống sai lệch trục thực tế.
    • Phân chia sinh viên thành các nhóm nhỏ (4–6 người/nhóm), giao nhiệm vụ thực hành, quan sát thao tác gá đặt và hướng dẫn khắc phục sai số đo lường.
  • Nhiệm vụ của người học:
    • Nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp; tham gia tối thiểu 70% thời lượng các buổi học lý thuyết.
    • Thực hiện phương pháp tự học kết hợp thảo luận nhóm: phân công các thành viên thực hiện từng phần việc (đo kích thước bệ máy $A, B, C$, đọc số đo đồng hồ so, tính toán căn đệm, vận hành máy đo laser và lập biên bản báo cáo kết quả cân chỉnh).
  • Điều kiện cơ sở vật chất:
    • Phòng học lý thuyết và xưởng thực hành chuyên môn hóa được trang bị máy chiếu, mô hình cụm bơm - động cơ, đồng hồ so cơ khí, thước lá, thước cặp, bộ thiết bị căn chỉnh laser SKF TMEA2 và các bộ căn chêm tiêu chuẩn cỡ $50 \times 50\text{ mm}$.
  • Quy trình kiểm tra và đánh giá kết quả (theo Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH):
    • Đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm 01 điểm kiểm tra thường xuyên (hỏi miệng/trắc nghiệm/báo cáo sau 15 giờ đầu) và 01 điểm kiểm tra định kỳ (viết/trắc nghiệm/thực hành thao tác sau 45 giờ học).
    • Đánh giá kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Thực hiện bài thi kết hợp giữa lý thuyết (tự luận/trắc nghiệm) và thực hành trực tiếp thao tác căn chỉnh trục trên mô hình máy. Điểm chấm theo thang điểm 10, làm tròn một chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm chữ/thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp song song công nghệ đo lường truyền thống và kỹ thuật số: Giáo trình kết hợp giữa phương pháp giải tích hình học qua đồng hồ so và phương pháp đo quang học chính xác cao bằng máy SKF TMEA2. Thiết bị laser sử dụng cảm biến PSD đơn trục kích thước $8.5 \times 0.9\text{ mm}$, công suất laser cấp 2 (Class 2), độ phân giải hiển thị $0.01\text{ mm}$ và độ chính xác hệ thống đạt $< 2% \pm 0.01\text{ mm}$.
  • Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật theo thực tế sản xuất dầu khí: Toàn bộ quy trình đo đạc và thuật toán tính toán căn chêm được biên soạn dựa trên thực tế vận hành, bảo dưỡng thiết bị quay tại Xí nghiệp Khai thác Dầu khí (thuộc Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro) và các nhà máy chế biến dầu khí.
  • Hệ thống quy chuẩn thao tác an toàn và kỹ thuật nghiêm ngặt: Giáo trình cụ thể hóa các yêu cầu kỹ thuật thực địa:
    • Giới hạn số lượng tấm căn chêm dưới mỗi chân máy không vượt quá 4 tấm; vật liệu tấm căn phải chống gỉ và không bị oxy hóa.
    • Quy định siết bulông chân máy theo đường chéo kết hợp gá bulông chống dịch ngang để loại trừ lực làm xô lệch tâm trục.
    • Phân lập rõ quy tắc lấy máy bơm làm chuẩn cố định (stationary machine) và chỉ thực hiện dịch chuyển hiệu chỉnh trên các chân của động cơ dẫn động (movable machine).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và người học:
    • Sinh viên hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp nghề thuộc chuyên ngành Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí hoặc nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
    • Người học cần hoàn thành các môn học tiên quyết về Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Dung sai - Đo lường cơ khí, Công nghệ gia công nguội và Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 trước khi tiếp cận mô đun này.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng giáo trình làm tài liệu giảng dạy chính thức, làm căn cứ xây dựng đề cương chi tiết, giáo án thực hành và tiêu chí chấm thi tay nghề tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp kỹ thuật.
  • Kỹ thuật viên và cán bộ kỹ thuật: Dùng làm tài liệu tham khảo, chuẩn hóa quy trình bảo dưỡng định kỳ, kiểm tra độ đồng tâm và xử lý rung động cho các tổ hợp máy bơm công nghiệp tại các xí nghiệp, nhà máy lọc - hóa dầu, điện lực và hóa chất.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế phục vụ cho đối tượng nào?
Giáo trình là tài liệu giảng dạy chính thức cho người học hệ Cao đẳng nghề sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và nghề lắp đặt, bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí; đồng thời là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho sinh viên các khối ngành kỹ thuật cơ khí và kỹ thuật viên công nghiệp.

2. Người học cần đáp ứng những yêu cầu tiên quyết nào trước khi học mô đun này?
Người học cần nắm vững kiến thức về an toàn lao động, đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật cơ khí, dung sai lắp ghép, kỹ thuật đo lường cơ khí cơ bản và hoàn thành mô đun Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1.

3. Sự khác biệt cốt lõi giữa phương pháp căn chỉnh bằng đồng hồ so và thiết bị laser TMEA2 là gì?
Phương pháp đồng hồ so đòi hỏi người thợ phải tự đọc số đo trên 4 góc tọa độ, tự dựng đồ thị đồng dạng hình học và tính toán độ dày căn chêm bằng công thức toán học. Trong khi đó, thiết bị laser SKF TMEA2 sử dụng cảm biến quang học, tự động tính toán dữ liệu lệch góc/lệch song song và hiển thị trực tiếp giá trị căn chêm ($F_1, F_2$) trên màn hình LCD theo thời gian thực.

4. Khái niệm "Soft Foot" được xử lý như thế nào trong giáo trình?
Hiện tượng Soft Foot (chân kênh/khập khiễng) xảy ra khi các chân máy không nằm trên cùng một mặt phẳng ngang. Giáo trình hướng dẫn kiểm tra độ hở bằng thước lá/đồng hồ so (yêu cầu khe hở $\le 0.05\text{ mm}$) hoặc kích hoạt chế độ đo Soft Foot kỹ thuật số trên máy SKF TMEA2 (nhấn đồng thời tổ hợp phím + và -) để bù trừ căn đệm trước khi cân chỉnh trục.

5. Giáo trình sử dụng những nguồn tài liệu tham khảo chính nào?
Tài liệu tham khảo bao gồm giáo trình Bơm - Quạt - Máy nén của Đại học Hàng hải, Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Bách khoa TP.HCM; sách chuyên khảo của Phạm Thị Thanh Tâm, Hoàng Thị Bích Ngọc; cùng các tài liệu kỹ thuật quốc tế như Pumps Reference Guide (Ontario Power Generation), Centrifugal Pumps (Mukesh Sahdev) và tài liệu lắp đặt của Carver Pump Company.

Kết luận

Giáo trình Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 (CK19MĐ06) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức và kỹ năng thực hành về kỹ thuật căn chỉnh đồng trục giữa động cơ và bơm công nghiệp. Tiến trình nội dung được thiết kế mạch lạc từ nhận diện các dạng sai lệch hình học (khoảng cách, góc, hướng tâm), giải thuật tính toán lượng căn đệm cơ học bằng đồng hồ so, đến quy trình hiệu chỉnh kỹ thuật số bằng thiết bị laser SKF TMEA2. Cùng với việc áp dụng quy chế kiểm tra đánh giá theo tiêu chuẩn đào tạo nghề quốc gia và hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành, giáo trình đáp ứng các yêu cầu về chuẩn đầu ra nghề nghiệp trong công tác bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị cơ khí tại các nhà máy và công trình công nghiệp.