GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG VAN CÔNG NGHIỆP 1

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Sửa chữa, bảo dưỡng van công nghiệp 1 (mã mô đun: CK19MĐ03) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, do Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) ban hành kèm theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020. Giáo trình do ThS. Lê Anh Dũng làm chủ biên, cùng sự tham gia biên soạn của các tác giả Trần Kim Khánh và Đỗ Văn Thọ.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ (97 TÍN CHỈ)                  |
|                                                                               |
|  [Khối môn chung]  --->  [Khối môn cơ sở]   --->   [Khối môn chuyên môn]      |
|  (Chính trị,             (Vẽ kỹ thuật, Cơ          (CK19MĐ03: Sửa chữa,       |
|   Pháp luật, Tin...)      kỹ thuật, Dung sai...)    bảo dưỡng van CN 1)       |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun có thời lượng 6 tín chỉ với tổng số 180 giờ (trong đó gồm 28 giờ lý thuyết, 145 giờ thực hành/thảo luận và 7 giờ kiểm tra), được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Dung sai, Vật liệu cơ khí và Kỹ thuật sửa chữa cơ khí.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:

  • Kiến thức: Trang bị cho người học hiểu biết về cấu tạo, nguyên lý làm việc, sơ đồ phân loại và các dạng hư hỏng điển hình của các dòng van công nghiệp trong hệ thống khai thác, chế biến dầu khí.
  • Kỹ năng: Hình thành năng lực thực hiện đúng quy trình tháo lắp, kiểm tra khuyết tật, sửa chữa, phục hồi chi tiết (mài rà bề mặt làm kín, thay thế gioăng đệm) và vận hành thiết bị thử kín van theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện ý thức tuân thủ kỷ luật lao động, chấp hành nghiêm các quy định về an toàn - vệ sinh môi trường công nghiệp.

Giáo trình được cấu trúc thành 7 bài học tương ứng với 7 loại van công nghiệp cơ bản. Nội dung tài liệu kết hợp giữa lý thuyết cơ sở với dữ liệu, quy trình kỹ thuật và hình ảnh thực tế từ các nhà thầu bảo dưỡng sửa chữa trong ngành dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 7 bài học chuyên biệt, bố trí theo khối lượng thời gian và đối tượng thiết bị như sau:

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                      CẤU TRÚC 7 BÀI HỌC CỦA MÔ ĐUN CK19MĐ03                   |
|                                                                               |
|  Bài 1: Van cổng    --->  Bài 2: Van cầu     --->  Bài 3: Van bướm            |
|  (Gate Valve - 30h)       (Globe Valve - 30h)      (Butterfly Valve - 28h)    |
|                                                                               |
|  Bài 4: Van nút     --->  Bài 5: Van bi      --->  Bài 6: Van một chiều       |
|  (Plug Valve - 22h)       (Ball Valve - 30h)       (Check Valve - 19h)        |
|                                                                               |
|                           Bài 7: Van màng                                     |
|                           (Diaphragm Valve - 13h)                             |
+-------------------------------------------------------------------------------+
  • Bài 1: Bảo dưỡng, sửa chữa van cổng (Gate valve - 30 giờ): Trình bày nguyên lý đóng mở bằng cách nâng/hạ đĩa van dạng nêm hoặc song song vuông góc với dòng chảy; phân loại van ty nổi, ty chìm, van dao; cấu tạo thân, nắp, trục, seat ring, packing, back seat; quy trình tháo lắp 16 bước trên van kích thước 2-1/16 inches Class 5000-RTJ; kỹ thuật mài rà phẳng vòng làm kín và cổng van đạt độ nhám bề mặt bằng hạt mài P500 ($R_z = 0{,}5,\mu\text{m}$, $R_a = 0{,}12,\mu\text{m}$) và P1200 ($R_z = 0{,}16,\mu\text{m}$, $R_a = 0{,}03,\mu\text{m}$).
  • Bài 2: Bảo dưỡng, sửa chữa van cầu (Globe valve - 30 giờ): Trình bày cơ chế điều tiết dòng chảy tuyến tính; cấu trúc thân van dạng chữ S (Tee), chữ Y (Wye), van góc (Angle); đĩa van dạng nút chai/hình côn; quy trình tháo lắp 12 bước cho van kích thước 4 inches Class 1500-FF; kỹ thuật tiện gia công mặt côn và mài rà hoàn thiện bề mặt seat ring.
  • Bài 3: Bảo dưỡng, sửa chữa van bướm (Butterfly valve - 28 giờ): Trình bày nguyên lý đóng mở nhanh thông qua góc quay $90^\circ$ của đĩa van quanh trục; cơ cấu gài góc độ mở chống hiện tượng tự mở do áp lực dòng chảy; kỹ thuật tháo lắp bằng máy ép thủy lực và phương pháp thay thế vòng làm kín phi kim loại (seat ring cao su chịu nhiệt).
  • Bài 4: Bảo dưỡng, sửa chữa van nút (Plug valve - 22 giờ): Trình bày nguyên lý hoạt động của nút van tiết diện hình thang cân quay góc $90^\circ$; phân loại van nút có bôi trơn và không bôi trơn; kết cấu thân dạng côn thuận và côn ngược.
  • Bài 5: Bảo dưỡng, sửa chữa van bi (Ball valve - 30 giờ): Trình bày cấu tạo viên bi có lỗ xuyên tâm, cơ cấu truyền động và các phương pháp kiểm tra, phục hồi hệ thống làm kín của van bi.
  • Bài 6: Bảo dưỡng, sửa chữa van một chiều (Check valve - 19 giờ): Trình bày nguyên lý cho dòng lưu chất chảy theo một chiều cố định; cấu tạo loại đĩa lật (swing check), loại bi lắp trên đường ống thẳng đứng hoặc nằm ngang; quy trình sửa chữa vòng làm kín trong thân van.
  • Bài 7: Bảo dưỡng, sửa chữa van màng (Diaphragm valve - 13 giờ): Phân tích trạng thái làm việc ngăn cách hoàn toàn dòng lưu chất với cơ cấu dẫn động nhờ màng ngăn linh hoạt; quy trình kiểm tra và thay thế màng van định kỳ.

Nội dung phát triển theo trình tự logic kỹ thuật: đi từ các dòng van chặn có chuyển động tịnh tiến (van cổng, van cầu) sang các dòng van điều tiết quay góc $90^\circ$ (van bướm, van nút, van bi), sau đó mở rộng sang các dòng van bảo vệ tự động (van một chiều) và van cách ly môi trường ăn mòn (van màng).

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                    QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VAN TIÊU CHUẨN                |
|                                                                               |
|  [Bước 1: Tiếp nhận] ---> [Bước 2: Thử kín & Kiểm tra]                        |
|                                  |                                            |
|                                  v                                            |
|  [Bước 4: Bàn giao]  <--- [Bước 3: Sửa chữa, phục hồi, thay thế]              |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố hệ thống kiến thức kỹ thuật cơ sở thông qua ứng dụng thực tiễn:

  • Nguyên lý thủy lực và cơ học dòng chảy: Mối quan hệ giữa kết cấu hình học thân van với hệ số cản trở dòng chảy và độ sụt áp (so sánh độ sụt áp lớn của thân dạng Tee với độ sụt áp nhỏ của thân dạng Wye).
  • Nguyên lý làm kín cơ khí: Cơ chế tạo kín mặt tiếp xúc phẳng kim loại - kim loại, nguyên lý làm việc của đệm làm kín trục (packing bằng sợi amian), vòng tự làm kín nắp - trục (back seat), gioăng kim loại (gasket) và đệm làm kín đàn hồi (O-ring, cao su).
  • Khung quy trình bảo dưỡng chuẩn: Quy trình 4 giai đoạn nhất quán: Tiếp nhận thiết bị -> Thử kín sơ bộ -> Sửa chữa/phục hồi chi tiết hỏng -> Thử nghiệm hoàn thiện và bàn giao.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Thao tác sử dụng dụng cụ cơ khí chuyên dụng (cờ lê xích, cờ lê lực, bộ dụng cụ móc packing, máy ép thủy lực tháo trục, máy mài rà chuyên dụng); thực hiện gia công cơ khí phục hồi bề mặt (hàn đắp, tiện, mài tinh).
  • Kỹ năng phân tích, chẩn đoán: Đánh giá độ cong vênh của trục van bằng bàn rà và đồng hồ so; nhận diện nguyên nhân rò rỉ qua các dạng khuyết tật bề mặt (xước trục, rỗ khí, mài mòn không đều do hiện tượng tiết lưu sai quy cách, ăn mòn hóa học).
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp: Lập quy trình tháo lắp van công nghiệp theo đúng thứ tự kỹ thuật; kiểm soát lực siết bu-lông thân và nắp van; vận hành hệ thống máy thử áp lực để kiểm tra độ kín theo tiêu chuẩn trước khi lắp đặt lại vào dây chuyền.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực trong môi trường đào tạo nghề:

  • Phương pháp của người dạy: Kết hợp diễn giảng ngắn, dạy học nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu kỹ thuật, phân tích tình huống hư hỏng thực tế và tổ chức chia nhóm thực hành tại xưởng chuyên môn hóa.
  • Phương pháp của người học: Chuẩn bị bài trước giờ lên lớp; thảo luận và làm bài tập theo nhóm từ 4 đến 6 người; thực hành trực tiếp các bước tháo lắp, đo kiểm, mài rà trên thiết bị van thật.
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                    CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔ ĐUN                     |
|                                                                               |
|  [ĐIỂM TỔNG KẾT MÔ ĐUN] =                                                     |
|       40% x [Điểm quá trình: Kiểm tra thường xuyên + Định kỳ]                 |
|     + 60% x [Điểm thi kết thúc mô đun: Lý thuyết + Thực hành]                 |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Quy trình kiểm tra, đánh giá kết quả học tập được thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội), bao gồm:

  • Điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1): Hình thức hỏi miệng, trắc nghiệm hoặc báo cáo thảo luận sau mỗi 15 giờ học.
  • Điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2): Kiểm tra viết, trắc nghiệm hoặc bài tập thực hành sau mỗi 45 giờ học.
  • Điểm đánh giá quá trình: Chiếm trọng số 40% tổng điểm môn học.
  • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm trọng số 60%, bao gồm phần thi lý thuyết và kỹ năng thực hành tổng hợp sau 120 giờ.
  • Quy đổi điểm: Điểm đánh giá chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.

Quy định tự học và điều kiện dự thi: Người học phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% số tiết lý thuyết phải học lại mô đun); hoàn thành đầy đủ các bài tập nhóm và tham gia đủ các cột điểm kiểm tra định kỳ.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình tích hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và quốc gia phục vụ công tác kiểm tra, thử nghiệm van công nghiệp:

  • Hệ thống tiêu chuẩn áp dụng:
    • TCVN 7915-1:2009 (ISO 4126-1:2004): Thiết bị an toàn chống quá áp.
    • API Specification 6D (21st Edition, 1994): Tiêu chuẩn van đường ống của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (American Petroleum Institute).
    • API Specification 6A (19th Edition, 2004): Tiêu chuẩn thiết bị đầu giếng và cây thông khai thác.
    • API Standard 598 (7th Edition, 1996): Kiểm tra và thử áp lực van (Valve Inspection and Testing).
    • API Standard 527 (3rd Edition, 1991): Độ kín đế van an toàn.
+-------------------------------------------------------------------------------+
|               HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG THỰC TẾ                 |
|                                                                               |
|  [Tiêu chuẩn áp dụng]  ---> API 6D, API 6A, API 598, API 527, TCVN 7915-1     |
|                                                                               |
|  [Lĩnh vực dầu khí]   ---> Áp suất > 25.000 psig, Nhiệt độ > 1.500°F          |
|  [Lĩnh vực tàu biển]  ---> Chịu nước mặn, hệ thống bôi trơn tuabin, PCCC      |
|  [Lĩnh vực thực phẩm] ---> Tiêu chuẩn bề mặt nhẵn chống bám cặn (FDA)         |
+-------------------------------------------------------------------------------+
  • Môi trường vận hành công nghiệp được trích xuất:
    • Ngành công nghiệp dầu khí: Vận hành trong điều kiện nhiệt độ cao (trên $1.500^\circ\text{F}$), áp suất cao (vượt $25.000\text{ psig}$) hoặc dải nhiệt độ siêu lạnh, đòi hỏi kết cấu van chịu lực cao và tích hợp khả năng điều khiển từ xa.
    • Ngành hàng hải và tàu biển: Ứng dụng trong môi trường nước biển, hệ thống phân phối nhiên liệu, hệ thống bôi trơn tuabin và cứu hỏa.
    • Ngành thực phẩm và nước giải khát: Đáp ứng quy định nghiêm ngặt về độ nhẵn bề mặt van (theo tiêu chuẩn FDA) nhằm ngăn ngừa sự tích tụ vi khuẩn và tạp chất.

Hình ảnh minh họa, quy trình tháo lắp và sơ đồ cấu tạo trong giáo trình được trích xuất trực tiếp từ các tài liệu kỹ thuật của các nhà thầu bảo dưỡng sửa chữa đang hoạt động tại các đơn vị thành viên trực thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam.

Đối tượng sử dụng giáo trình

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                          ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH                         |
|                                                                               |
|  [Sinh viên]     ---> Trình độ Cao đẳng / Trung cấp nghề Dầu khí              |
|  [Giảng viên]    ---> Biên soạn bài giảng, tổ chức giảng dạy xưởng thực hành  |
|  [Kỹ thuật viên] ---> Tra cứu quy trình bảo dưỡng, sửa chữa tại nhà máy       |
+-------------------------------------------------------------------------------+
  • Người học: Sinh viên theo học trình độ Cao đẳng và học viên trình độ Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí hoặc các ngành kỹ thuật cơ khí, bảo trì thiết bị công nghiệp.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần nền tảng trong chương trình đào tạo, bao gồm:
    • Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (CK19MH01, CK19MH02).
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03).
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04).
    • Dung sai (CK19MH05).
    • An toàn - vệ sinh lao động (ATMT19MH01).
    • Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (CK19MH09).
    • Gia công cắt gọt kim loại 1 và 2 (CK19MĐ01, CK19MĐ02).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng giáo trình làm khung tài liệu chính thức để xây dựng đề cương chi tiết, bài giảng tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng và ngân hàng đề thi đánh giá năng lực thực hành.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo trì, công nhân kỹ thuật sửa chữa thiết bị cơ khí tại các nhà máy lọc hóa dầu, công trình đường ống và cơ sở chế biến khí.

Câu hỏi thường gặp

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                               CÂU HỎI THƯỜNG GẶP                              |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| 1. Đối tượng đào tạo chính?     -> Sinh viên Cao đẳng nghề sửa chữa dầu khí   |
| 2. Kiến thức tiên quyết?        -> Các môn cơ sở: Vẽ, Cơ, Dung sai, Cắt gọt   |
| 3. Tính chất đặc thù tài liệu?  -> Tích hợp quy trình API và dữ liệu thực tế  |
| 4. Phương pháp học hiệu quả?    -> Đọc trước bài, làm việc nhóm 4-6 người     |
| 5. Tài liệu bổ trợ đi kèm?      -> Hệ thống tiêu chuẩn TCVN, API 6D, 6A, 598  |
+-------------------------------------------------------------------------------+

1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào?

Tài liệu biên soạn phục vụ giảng dạy cho người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp chuyên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho các ngành kỹ thuật liên quan.

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

Người học cần tích lũy các môn cơ sở về đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, nguyên lý truyền động cơ học, tính chất vật liệu kim loại, dung sai lắp ghép, kỹ thuật gia công cắt gọt cơ bản và quy chuẩn an toàn lao động.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt về nội dung chuyên môn?

Tài liệu cung cấp các thông số kỹ thuật chi tiết của quy trình sửa chữa công nghiệp (như quy cách hạt mài P500, P1200 để đạt độ nhám Ra, Rz quy định), các bước tháo lắp cụ thể cho từng kích cỡ van định mức áp suất cao (Class 5000-RTJ, Class 1500-FF), cùng hình ảnh thực tế từ các dự án dầu khí.

4. Phương pháp tự học và nghiên cứu mô đun được quy định ra sao?

Người học cần nghiên cứu trước tài liệu trước khi lên lớp, tham gia học tập theo nhóm từ 4 đến 6 người, thực hiện các chủ đề thảo luận được phân công và đảm bảo thời gian tham dự trên lớp tối thiểu 70% số tiết lý thuyết.

5. Giáo trình dẫn chiếu những tài liệu bổ trợ nào?

Tài liệu sử dụng hệ thống tài liệu tham khảo chuẩn bao gồm Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7915-1:2009 (ISO 4126-1:2004) và các tiêu chuẩn quốc tế của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ: API Spec 6D, API Spec 6A, API Standard 598 và API Standard 527.

Kết luận

Giáo trình Sửa chữa, bảo dưỡng van công nghiệp 1 là tài liệu học tập chuẩn hóa của Trường Cao đẳng Dầu khí, hệ thống hóa toàn diện cấu tạo, nguyên lý, quy trình tháo lắp và kỹ thuật sửa chữa 7 nhóm van công nghiệp chủ chốt. Với tỷ trọng thực hành chiếm hơn 80% thời lượng đào tạo (145/180 giờ), tài liệu cung cấp đầy đủ các chỉ dẫn kỹ thuật từ khâu tiếp nhận, đo kiểm độ cong vênh trục bằng đồng hồ so, mài rà phục hồi bề mặt làm kín theo thông số độ nhám $R_a$, $R_z$ đến quy trình thử kín áp lực.

Lộ trình học tập của mô đun được thiết lập logic từ các van chặn cơ bản đến các dòng van điều tiết, van tự động và van màng chuyên dụng, gắn liền với các tiêu chuẩn công nghiệp TCVN và API. Đây là cơ sở tài liệu phục vụ đào tạo thực hành kỹ năng nghề cho sinh viên chuyên ngành chế biến dầu khí và tra cứu kỹ thuật cho cán bộ bảo trì tại các nhà máy công nghiệp.