Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt (Mã mô đun: BQMN19MĐ02) là tài liệu giảng dạy chuyên ngành thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí. Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 189/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam), do nhóm giảng viên Huỳnh Công Hải và Lê Anh Dũng thuộc Tổ bộ môn Cơ khí – Khoa Cơ khí Động lực biên soạn và lưu hành nội bộ.

Chương trình đào tạo Cao đẳng Nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng Bơm, Quạt, Máy nén khí

Về khối lượng học tập, mô đun có thời lượng 5 tín chỉ tương đương 135 giờ định mức, trong đó thời gian lý thuyết chiếm 14 giờ, thực hành/thí nghiệm/thảo luận chiếm 116 giờ và kiểm tra đánh giá chiếm 5 giờ (1 giờ lý thuyết, 4 giờ thực hành). Giáo trình được thiết kế nhằm trang bị hệ thống chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A4): Nắm vững các quy định an toàn và bảo quản thiết bị công nghệ dầu khí; phân tích cấu tạo, phân loại và nguyên lý làm việc của các loại quạt và máy nén khí; nhận diện các dạng hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp xử lý; so sánh ưu nhược điểm của từng chủng loại thiết bị.
  • Kỹ năng (B1–B4): Tháo lắp van và các cụm chi tiết máy theo đúng quy trình công nghệ; kiểm tra tình trạng kỹ thuật của từng linh kiện; phán đoán hỏng hóc cơ học; đề xuất phương án và trực tiếp gia công phục hồi, thay thế các chi tiết hư hỏng.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tác phong công nghiệp tỉ mỉ, tuân thủ nghiêm ngặt kỷ luật lao động và quy chuẩn an toàn trong môi trường kỹ thuật dầu khí.

Cấu trúc giáo trình phân chia tỷ trọng thực hành chiếm hơn 85% tổng thời lượng. Cách tiếp cận đi từ việc cung cấp hiện tượng rung động, mất cân bằng động của thiết bị quay đến các quy trình đo kiểm dung sai hình học và thao tác phục hồi chi tiết máy thực tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 3 bài học chính với logic phát triển từ cơ sở phân loại thiết bị dòng khí đến quy trình kỹ thuật sửa chữa chi tiết từng nhóm máy:

Bài 1: Khái niệm chung & Động lực học dòng khí
Bài 2: Thiết bị ly tâm & Máy nén piston (4BY-5/9)
Bài 3: Thiết bị hướng trục & Máy nén rotor cánh phẳng (ПР-10)

Bài 1: Khái niệm chung về quạt (15 giờ: 6 giờ Lý thuyết, 9 giờ Thực hành)

Chương này cung cấp bức tranh tổng quan về chuyển động chất khí và hiện tượng rung động trong thiết bị quay công nghiệp. Nội dung tập trung vào:

  • Phân loại theo cấu tạo: Máy piston, máy rotor, máy ly tâm, máy hướng trục.
  • Phân loại theo nguyên lý nén: Nguyên tắc biến đổi động năng (dòng khí chuyển động vận tốc lớn biến đổi thành công nén) và nguyên tắc giảm thể tích (khí nạp vào không gian kín rồi giảm thể tích để tăng áp suất).
  • Phân loại theo áp suất: Áp suất thấp ($2 - 10\text{ kg/cm}^2$), áp suất trung bình ($10 - 100\text{ kg/cm}^2$), áp suất cao ($100 - 1000\text{ kg/cm}^2$) và siêu cao ($> 1000\text{ kg/cm}^2$).
  • Phân loại theo năng suất: Thấp ($0{,}04 - 10\text{ m}^3/\text{phút}$), trung bình ($10 - 100\text{ m}^3/\text{phút}$) và cao ($> 100\text{ m}^3/\text{phút}$).
  • Trạm khí nén: Phân tích trạm di động (trên khung kéo, máy kéo bánh xích phục vụ xây dựng, khai thác mỏ) và trạm cố định (cung cấp lưu lượng lớn trong nhà máy công nghiệp).
  • Nguyên lý máy nén piston: Sơ đồ cấu tạo và chu trình làm việc của máy nén 1 chiều 1 cấp (loại có con trượt và không có con trượt) và máy nén 2 chiều 1 cấp có bộ phận làm kín phớt ngăn rò rỉ.

Bài 2: Sửa chữa - Bảo dưỡng quạt ly tâm (60 giờ: 5 giờ Lý thuyết, 25 giờ Thực hành, 2 giờ Kiểm tra)

Trọng tâm kỹ thuật của giáo trình nghiên cứu sâu về kết cấu, hệ thống phụ trợ và quy trình phục hồi các cụm chi tiết cơ khí:

  • Kết cấu chi tiết:
    • Các te và xi lanh: Thân đúc bằng gang xám, bố trí thẳng hàng, chữ V hoặc W; mặt trụ trong gia công bóng; cánh tản nhiệt làm mát bằng gió hoặc áo nước làm mát cưỡng bức.
    • Nhóm piston - thanh truyền - trục khuỷu: Piston hợp kim nhôm hoặc gang; chốt piston thép carbon/thép hợp kim nhiệt luyện; xéc măng khí và xéc măng dầu bằng gang xám (mạ Crôm xốp ở vòng trên cùng); thanh truyền thép C40-C45 tiết diện chữ I; trục khuỷu thép C35, C40, C45 hoặc C50.
    • Cụm van nạp và xả: Van đĩa cầu (đế van ren, lò xo, đĩa van thép dày 1,2 mm đường kính 18 mm), van lá tự đàn hồi và van dòng thẳng giảm trở lực khí động.
    • Hệ thống phụ: Bôi trơn vung té (thìa múc dầu) kết hợp cưỡng bức (bơm bánh răng); hệ thống làm mát trung gian có quạt gió hạ nhiệt khí từ $165^\circ\text{C}$ xuống $60^\circ\text{C}$; bình chứa khí xả ngưng tụ; van an toàn và van một chiều.
    • Hệ thống điều chỉnh năng suất (HTĐCNS): Cơ chế tự động mở cưỡng bức van nạp (dẫn khí bình chứa qua van đẩy cần ép mở van nạp cấp I kết hợp tác động bộ điều tốc giảm ga động cơ); cơ chế mở thông cửa xả cấp II với khí quyển; phương án tiết lưu cửa nạp và chế độ Start - Stop.
    • Bộ truyền động: Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng tỉ số truyền $1:9$ của máy $\text{ZIF-55}$; bộ ly hợp ma sát khô 1 đĩa của máy $\text{ĐK-9M}$.
  • Thông số kỹ thuật điển hình của máy nén $4\text{BY-}5/9$: 4 xi lanh kiểu chữ V (2 cấp I, 2 cấp II), dẫn động $37\text{ kW}$, tốc độ $740\text{ vòng/phút}$, áp suất cấp I ($1{,}7 - 2{,}2\text{ kg/cm}^2$), áp suất cấp II ($8\text{ kg/cm}^2$), hành trình piston $120\text{ mm}$, dầu bôi trơn $\text{U50, U40, K19, K11}$ (dung tích các te 17 lít).

Bài 3: Sửa chữa - Bảo dưỡng quạt trục (60 giờ: 3 giờ Lý thuyết, 25 giờ Thực hành, 2 giờ Kiểm tra)

Nội dung tập trung khảo sát dòng máy nén rotor cánh phẳng thông dụng $\text{ПР-10}$:

  • Thông số kỹ thuật $\text{ПР-10}$: Đặt trên khung di động, động cơ kéo công suất 130 mã lực, năng suất $10\text{ m}^3/\text{phút}$, áp suất $8\text{ kg/cm}^2$.
  • Cấu tạo: Máy rotor 2 cấp nén, vỏ xi lanh đúc gang nối đồng tâm qua khớp nối. Rotor chế tạo bằng thép rèn đặt lệch tâm với xi lanh, xẻ rãnh chữ nhật hướng tâm chứa các cánh gạt. Vị trí khe hở nhỏ nhất giữa rotor và bề mặt trụ xi lanh được làm kín nhờ màng dầu bôi trơn. Rotor tựa trên các ổ đỡ con lăn bôi trơn cưỡng bức.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố nền tảng lý thuyết ứng dụng phục vụ trực tiếp cho công tác chẩn đoán cơ khí:

  • Lý thuyết ma sát, mài mòn và bôi trơn: Cơ chế bôi trơn thủy động trong ổ trượt (sử dụng hợp kim babbit), nguyên lý bôi trơn vung té và hệ thống tuần hoàn dầu làm mát bề mặt ma sát.
  • Nhiệt động học và biến đổi trạng thái khí: Quá trình nén khí đa cấp, nguyên lý làm mát trung gian hạ nhiệt độ dòng khí để nâng cao hiệu suất nén và giảm công tiêu hao.
  • Tiêu chuẩn sửa chữa theo cấp kích thước (Code): Quy định kích thước phục hồi trục khuỷu và xi lanh theo 4 cấp code chuẩn. Mỗi cấp sửa chữa tăng đường kính lòng xi lanh thêm $0{,}25\text{ mm}$ (tối đa $1\text{ mm}$ trước khi ép ống lót mới) và giảm đường kính cổ trục/cổ biên trục khuỷu đi $0{,}25\text{ mm}$ (tương ứng thay bạc lót đúng code).
Quy chuẩn kích thước phục hồi chi tiết máy theo cấp Code:

Kỹ năng phát triển

Người học được rèn luyện năng lực thực thi thông qua hệ thống định mức đo kiểm chính xác:

  • Kỹ năng đo lường hình học và kiểm tra khe hở:
    • Đo khe hở piston và xi lanh bằng căn lá (yêu cầu $\le 0{,}4\text{ mm}$).
    • Đo khe hở miệng xéc măng trong lòng xi lanh bằng căn lá ($0{,}2 - 0{,}45\text{ mm}$ đối với xéc măng dầu, $0{,}3 - 0{,}5\text{ mm}$ đối với xéc măng khí).
    • Đo khe hở cạnh xéc măng ($\le 0{,}3\text{ mm}$); kiểm tra độ phẳng xéc măng trên bàn máp ($\le 0{,}1\text{ mm}$).
    • Đo độ côn và độ méo lòng xi lanh bằng đồng hồ so đo trong kết hợp panme đo trong ($\le 0{,}15\text{ mm}$; độ mòn giới hạn cho phép $\le 0{,}3\text{ mm}$).
    • Đo độ cong và xoắn thanh truyền bằng thiết bị chuyên dùng và ke góc ($\le 0{,}04/100\text{ mm}$ chiều dài).
    • Kiểm tra độ cong trục khuỷu trên khối V hoặc máy tiện dùng đồng hồ so ($\le 0{,}1\text{ mm}$); độ dịch dọc trục ($0{,}1 - 0{,}3\text{ mm}$).
  • Kỹ năng gia công và phục hồi cơ khí:
    • Doa xi lanh đạt cấp độ bóng $\nabla 8$, sai lệch đường kính $\le 0{,}05\text{ mm}$, độ côn/méo $\le 0{,}03\text{ mm}$.
    • Nắn trục khuỷu cong trên bàn ép thủy lực (áp dụng nguyên tắc nắn ngược biến dạng dư gấp đôi để khử ứng suất), nung ủ nhiệt luyện ở $180^\circ\text{C} - 200^\circ\text{C}$ trong $5 - 6$ giờ.
    • Hàn vá nứt thân xi lanh (khoan chặn 2 đầu vết nứt $\varnothing 5\text{ mm}$, mài vát mép $90^\circ$ sâu $4/5$ chiều dày, nung nóng thân xi lanh $600^\circ\text{C} - 650^\circ\text{C}$ trước khi hàn và ủ nguội chậm trong tủ giữ nhiệt).
    • Rà phẳng lá van nạp/xả trên bàn máp theo quỹ đạo hình số 8 bằng giấy nhám mịn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích cực kết hợp giữa chuyển giao lý thuyết vấn đáp và thực hành định hướng quy trình kỹ thuật tại xưởng:

Chu trình đào tạo & Đánh giá mô đun BQMN19MĐ02:
  • Tổ chức giảng dạy lý thuyết: Giảng viên áp dụng phương pháp thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kỹ thuật và điều phối thảo luận nhóm. Người học được chia thành các nhóm nhỏ từ $8 - 10$ thành viên, phân công nghiên cứu trước tài liệu, thực hiện bài tập tình huống và lập báo cáo kỹ thuật.
  • Tổ chức thực hành tại xưởng: Giảng dạy trực tiếp tại Xưởng thiết bị tĩnh và động, sử dụng máy chiếu, máy cân bằng động, máy tiện, bàn ép thủy lực, máy doa chuyên dụng và các mô hình máy nén $4\text{BY-}5/9$, trạm $\text{ПР-10}$. Học viên thực hiện tháo lắp theo phiếu hướng dẫn công việc, kiểm soát nghiêm ngặt lực siết bu lông đai ốc (như lực siết bu lông thanh truyền $4\text{BY-}5/9$ đạt $8 - 10\text{ kg}\cdot\text{m}$) và phân bố lệch góc miệng xéc măng khi lắp ráp.
  • Quy định chuyên cần và tự học: Học viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu $70%$ thời lượng giảng dạy lý thuyết. Trường hợp vắng quá $30%$ số tiết lý thuyết sẽ không đủ điều kiện dự thi và phải học lại môn học.
  • Hình thức kiểm tra và đánh giá: Tuân thủ quy chế đào tạo tín chỉ theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH:
    • Điểm đánh giá thường xuyên (Hệ số 1, chiếm 40%): Kiểm tra viết/vấn đáp tự luận sau 57 giờ học lý thuyết và thực hành ban đầu (đánh giá chuẩn đầu ra A1, A2, A3, A4, B1, B2, C1, C2).
    • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Thực hiện bài kiểm tra tự luận kết hợp thực hành thao tác sau 46 giờ tiếp theo.
    • Điểm thi kết thúc môn học (Chiếm 60%): Bài thi tích hợp tự luận và thực hành toàn diện sau 135 giờ học tập.
    • Thang điểm đánh giá $10/10$ được làm tròn một chữ số thập phân, sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế hiện hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các đặc thù công nghệ thực tế và tích hợp các quy chuẩn kỹ thuật của ngành cơ khí dầu khí:

Hệ thống quy chuẩn & Tiêu chuẩn viện dẫn trong giáo trình:
  • Tích hợp hệ thống tiêu chuẩn kiểm định quốc tế: Giáo trình viện dẫn các tiêu chuẩn chuyên ngành của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (API) và Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME) trong kiểm định và nghiệm thu van công nghiệp:
    • API Specification 6A (19th Edition, 2004): Đặc tả kỹ thuật van và thiết bị đầu giếng.
    • API Standard 598 (7th Edition, 1996): Quy chuẩn kiểm tra và thử nghiệm van (Valve Inspection and Testing).
    • API Standard 527 (3rd Edition, 1991): Tiêu chuẩn kiểm tra độ kín van an toàn (Seat Tightness of Pressure Relief Valves).
    • ASME B16: Tiêu chuẩn kỹ thuật phụ kiện đường ống, mặt bích và van công nghiệp.
  • Định lượng hóa toàn diện các thông số dung sai sửa chữa: Tài liệu cung cấp bảng thông số khe hở thiết kế, khe hở giới hạn cho phép và phương pháp điều chỉnh chi tiết cho máy nén khí công nghiệp $4\text{BY-}5/9$:
    • Khe hở dầu cổ biên: Thiết kế $0{,}065 - 0{,}15\text{ mm}$, giới hạn tối đa $0{,}3\text{ mm}$ (xử lý bằng điều chỉnh đệm lót).
    • Khe hở chốt piston và bạc đầu nhỏ thanh truyền: Thiết kế $0{,}025 - 0{,}08\text{ mm}$, giới hạn $0{,}3\text{ mm}$ (thay bạc lót mới).
    • Khe hở dịch dọc trục khuỷu: Thiết kế $0{,}15 - 0{,}25\text{ mm}$, giới hạn $0{,}3\text{ mm}$ (thay tấm đệm định vị).
    • Khe hở piston và xi lanh cấp I: Thiết kế $0{,}1 - 0{,}25\text{ mm}$, giới hạn $0{,}5\text{ mm}$ (sửa chữa theo code).
    • Khe hở piston và xi lanh cấp II: Thiết kế $0{,}15 - 0{,}3\text{ mm}$, giới hạn $0{,}5\text{ mm}$ (sửa chữa theo code).
  • Quy trình phục hồi chuyên sâu: Hướng dẫn cụ thể kỹ thuật ép ống lót xi lanh trên máy ép thủy lực với độ dôi lắp ghép chuẩn xác $0{,}05\text{ mm}$; yêu cầu vật liệu ống lót bằng gang xám hạt mịn hoặc gang hợp kim đạt độ cứng $200\text{ HB}$ (đảm bảo độ cứng ống lót chênh lệch $10\text{ HB}$ so với xéc măng).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống đào tạo kỹ thuật:

Đối tượng đào tạo & Vị trí việc làm:
  • Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành kỹ thuật cơ khí động lực.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở trong chương trình khung đào tạo:
    • An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật (CK19MH05)
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02)
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03)
    • Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01)
    • Nguyên lý - Chi tiết máy (CG19MH02)
    • Cân bằng động (BQMN19MĐ01)
  • Giảng viên và kỹ sư thực hành: Tài liệu đóng vai trò làm khung hướng dẫn chuẩn cho giảng viên cơ khí trong việc thiết kế giáo án thực tập tại xưởng, xây dựng phiếu kiểm tra kỹ năng tháo lắp, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo dưỡng thiết bị quay tại các trạm máy nén khí, nhà máy chế biến dầu khí và xí nghiệp công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí. Nội dung cũng phù hợp cho kỹ thuật viên cơ khí đang công tác tại các nhà máy xử lý khí, trạm nén khí công nghiệp và giàn khoan dầu khí cần tài liệu tra cứu quy trình đo kiểm, tháo lắp và sửa chữa thiết bị.

2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận mô đun?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học cơ sở gồm: Dung sai lắp ghép, Vật liệu cơ khí, Cơ kỹ thuật, An toàn vệ sinh lao động, Kỹ thuật sửa chữa cơ khí và mô đun Cân bằng động. Việc nắm vững kỹ năng sử dụng dụng cụ đo (panme, đồng hồ so, thước cặp, căn lá) là điều kiện tiên quyết để thực hiện các bài tập thực hành.

3. Điểm khác biệt về mặt dữ liệu kỹ thuật của giáo trình là gì?

Tài liệu cung cấp các thông số định lượng trực tiếp từ các dòng thiết bị công nghiệp thực tế như máy nén khí piston nhiều cấp chữ V $4\text{BY-}5/9$, máy nén rotor cánh phẳng $\text{ПР-10}$, máy nén $\text{ZIF-55}$ và trạm $\text{ĐK-9M}$. Mọi quy trình tháo lắp đều đi kèm bảng thông số dung sai, lực siết bu lông và phương án sửa chữa theo 4 cấp code chuẩn.

4. Phương pháp học tập mô đun này như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần kết hợp đọc trước cấu tạo thiết bị trong tài liệu, nghiên cứu kỹ bản vẽ sơ đồ nguyên lý nạp - nén - xả trước khi vào xưởng; trong quá trình thực hành phải ghi chép chính xác kết quả đo kiểm hình học vào phiếu thực hành, đối chiếu bảng sai lệch cho phép và tuân thủ các quy tắc an toàn cơ khí.

5. Những tài liệu và tiêu chuẩn bổ trợ nào được khuyến nghị tham khảo cùng giáo trình?

Học viên nên tham khảo giáo trình Bơm quạt máy nén khí của TS. Lê Xuân Hoà kết hợp các tiêu chuẩn kiểm định thiết bị dầu khí gồm: API Specification 6A, API Standard 598 (thử nghiệm van), API Standard 527 (độ kín van an toàn) và hệ thống tiêu chuẩn mặt bích ASME B16.

Kết luận

Giáo trình Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt (BQMN19MĐ02) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo nghề nghiệp mang tính chuẩn hóa, tập trung cung cấp toàn diện cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình kỹ thuật sửa chữa các thiết bị dòng khí trong môi trường công nghiệp dầu khí.

Lộ trình đào tạo nối tiếp trong chương trình nghề:
Mô đun BQMN19MĐ02 (Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt: 135 giờ)
Mô đun BQMN19MĐ03 (Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp: 180 giờ)
Mô đun BQMN19MĐ04 (Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành: 135 giờ)

Với cấu trúc bài học lấy thực hành xưởng làm trọng tâm, tài liệu định hình lộ trình phát triển kỹ năng kỹ thuật từ mức độ hiểu biết cấu tạo chi tiết đến năng lực đo kiểm dung sai, chẩn đoán sự cố cơ khí và thực hiện gia công phục hồi đạt tiêu chuẩn. Sau khi hoàn thành mô đun này, người học có đủ điều kiện tiên quyết để tiếp tục bước vào giai đoạn Thực tập sản xuất (BQMN19MĐ03 - 180 giờ) tại các doanh nghiệp dầu khí và thực hiện Khóa luận tốt nghiệp (BQMN19MĐ04 - 135 giờ).