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

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Sửa chữa, bảo dưỡng van công nghiệp 1 (Mã mô đun: MECM55106) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề được ban hành theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do ThS. Lê Anh Dũng chủ biên, cùng sự tham gia biên soạn của hai tác giả Trần Kim Khánh và Đỗ Văn Thọ, được phát hành dưới hình thức lưu hành nội bộ với dung lượng 82 trang.

Trong chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí ở trình độ trung cấp và cao đẳng nghề, mô đun này có thời lượng 5 tín chỉ (tương đương 120 giờ theo khung chương trình tổng thể, trong đó gồm 28 giờ lý thuyết, 87 giờ thực hành/thảo luận, 2 giờ kiểm tra lý thuyết và 3 giờ kiểm tra thực hành). Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở như Vật liệu cơ khí, Dung sai, Vẽ kỹ thuật và Gia công nguội.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:

  • Kiến thức (A1): Cung cấp kiến thức về cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động và các dạng hư hỏng điển hình của các loại van công nghiệp ứng dụng trong ngành khai thác và chế biến dầu khí.
  • Kỹ năng (B1): Rèn luyện quy trình tháo lắp, phương pháp kiểm tra khuyết tật chi tiết, kỹ thuật mài rà phục hồi bề mặt làm kín và quy trình thử kín áp lực theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Hình thành ý thức tuân thủ quy định an toàn lao động, tính kỷ luật và khả năng phối hợp nhóm tại xưởng thực hành và nhà máy sản xuất.

Cấu trúc giáo trình gồm 7 bài học tương ứng với 7 loại van công nghiệp thông dụng, tiếp cận theo trình tự từ lý thuyết cấu tạo đến quy trình thực hành sửa chữa chi tiết. Nguồn dữ liệu hình ảnh và quy trình kỹ thuật trong tài liệu được trích xuất trực tiếp từ hồ sơ bảo dưỡng của các nhà thầu đang hoạt động tại các công trình dầu khí thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 7 bài học chuyên đề với cơ cấu thời lượng chi tiết như sau:

  1. Bài 1: Bảo dưỡng, sửa chữa van cổng (Gate Valve - 30 giờ): Trình bày cấu tạo gồm thân, nắp, đĩa van (dạng nêm hoặc song song, cổng liền hoặc cổng rời), trục van, bộ phận làm kín (packing, seat ring, back seat) và hộp làm kín. Phân loại theo kết cấu ty (ty nổi, ty chìm, van dao), vật liệu (gang, inox, thép, đồng) và kiểu liên kết (ren, hàn, bích). Quy trình bảo dưỡng tập trung vào mẫu van cổng kích thước 2-1/16 inches, cấp áp suất Class 5000-RTJ qua 16 bước tháo lắp và phương pháp mài rà bề mặt làm kín.
  2. Bài 2: Bảo dưỡng, sửa chữa van cầu (Globe Valve - 30 giờ): Phân tích nguyên lý điều tiết dòng chảy tuyến tính với vách ngăn bên trong. Khảo sát 3 dạng thân chính: dạng chữ T (Tee pattern), dạng góc (Angle pattern bẻ hướng 90 độ), và dạng chữ Y (Wye pattern với góc nghiêng 45 độ nhằm giảm tổn thất áp suất). Quy trình thực hành áp dụng trên van cầu kích thước 4 inches, cấp áp suất Class 1500-FF qua 12 bước thao tác.
  3. Bài 3: Bảo dưỡng, sửa chữa van bướm (Butterfly Valve - 28 giờ): Cung cấp kiến thức về kết cấu van đóng mở nhanh thông qua đĩa xoay 90 độ quanh trục; cơ cấu gài góc độ mở dạng lá then hoa và chốt định vị; vòng làm kín thân van (seat ring) bằng vật liệu phi kim loại (cao su chịu nhiệt). Quy trình tháo lắp 12 bước sử dụng máy ép thủy lực để tháo/ép trục van.
  4. Bài 4: Bảo dưỡng, sửa chữa van nút (Plug Valve - 22 giờ): Khảo sát van nút có phần tử đóng mở hình thang cân (côn thuận hoặc côn ngược), hoạt động góc quay 90 độ, phân loại theo dạng có bôi trơn và không bôi trơn. Cơ chế chỉ làm việc ở hai trạng thái đóng hoặc mở hoàn toàn, không dùng để tiết lưu.
  5. Bài 5: Bảo dưỡng, sửa chữa van bi (Ball Valve - 30 giờ): Giới thiệu cấu tạo phần tử làm kín hình cầu có lỗ khoét xuyên tâm, khả năng đóng mở nhanh và độ kín khít áp suất cao.
  6. Bài 6: Bảo dưỡng, sửa chữa van một chiều (Check Valve - 19 giờ): Khảo sát cấu tạo và nguyên lý tự động ngăn dòng chảy ngược của van một chiều kiểu đĩa lật (swing check) và van một chiều kiểu bi lắp đặt trên tuyến ống thẳng đứng.
  7. Bài 7: Bảo dưỡng, sửa chữa van màng (Diaphragm Valve - 13 giờ): Phân tích trạng thái làm việc, cấu tạo và quy trình kỹ thuật thay thế màng van đàn hồi cách ly hoàn toàn lưu chất với cơ cấu truyền động.

Logic tiến trình nội dung đi từ các nhóm van đóng ngắt cơ bản của đường ống công nghệ (van cổng, van cầu), sang các dòng van quay góc 90 độ (van bướm, van nút, van bi), và kết thúc bằng các nhóm van chức năng chuyên biệt (van tự động một chiều, van màng).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống lý thuyết kỹ thuật dựa trên các nguyên lý cơ học chất lỏng và kết cấu cơ khí công nghiệp:

  • Cơ chế thủy lực và dòng chảy: Mối quan hệ giữa kết cấu dòng chảy thẳng (van cổng) hạn chế sụt áp với kết cấu chuyển hướng dòng chảy (van cầu dạng Tee, Angle, Wye) phục vụ mục đích tiết lưu; hiện tượng ăn mòn do dòng xoáy và xâm thực lưu chất.
  • Nguyên lý làm kín trong thiết bị áp lực: Phân tích trạng thái tiếp xúc kim loại - kim loại (metal-to-metal contact) giữa đĩa van và seat ring ở điều kiện áp suất cao; cơ chế chèn kín động của vòng đệm trục (packing graphite/amiang, O-ring, back seat).
  • Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế: Dẫn chiếu các tiêu chuẩn công nghiệp dầu khí bao gồm API Specification 6D (đường ống dẫn), API Specification 6A (thiết bị đầu giếng), API Standard 598 (kiểm tra và thử áp lực van), API Standard 527 (độ rò rỉ van an toàn) và Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7915-1:2009 (ISO 4126-1:2004).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật cơ khí: Thao tác sử dụng dụng cụ đo kiểm (đồng hồ so, bàn rà kiểm tra độ cong vênh trục van), dụng cụ cầm tay chuyên dụng (cờ lê lực, cờ lê xích, kìm phe, búa cao su) và thiết bị xưởng (máy ép thủy lực tháo trục, máy tiện khỏa mặt côn đĩa van).
  • Kỹ năng gia công phục hồi: Kỹ thuật mài rà bề mặt làm kín (lapping) phẳng và côn đạt thông số độ nhám bề mặt theo cấp độ hạt mài:
    • Mài thô bằng hạt mài P500: Đạt độ nhám $R_z = 0{,}5,\mu\text{m}$, $R_a = 0{,}12,\mu\text{m}$.
    • Mài tinh bằng hạt mài P1200: Đạt độ nhám $R_z = 0{,}16,\mu\text{m}$, $R_a = 0{,}03,\mu\text{m}$.
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán: Đánh giá nguyên nhân mài mòn, xước bề mặt trục, biến dạng đệm kín hoặc rỗ bề mặt đĩa van do hóa chất; lựa chọn phương án phục hồi bằng hàn đắp gia công lại hoặc thay thế linh kiện.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy kết hợp giữa trang bị lý thuyết và thực hành rèn luyện kỹ năng nghề:

  • Tiếp cận sư phạm: Giảng viên áp dụng phương pháp dạy học tích cực gồm thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kỹ thuật tại hiện trường, hướng dẫn đọc bản vẽ mặt cắt cấu tạo và tổ chức bài tập tình huống xử lý sự cố rò rỉ van.
  • Tổ chức thực hành và thảo luận: Học viên được phân công thành từng nhóm từ 4 đến 6 người. Mỗi nhóm nhận bàn giao thiết bị van thực tế, dụng cụ tháo lắp và đồ gá; phân công nhóm trưởng điều phối việc lập phiếu quy trình công nghệ, thực hiện tháo/lắp theo đúng thứ tự bước, kiểm tra khuyết tật và viết báo cáo kỹ thuật.
  • Phương pháp đánh giá: Căn cứ theo quy chế đào tạo tín chỉ tại Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, kết quả học tập được đánh giá qua các cột điểm:
    • Điểm quá trình (trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (vấn đáp, thực hiện thao tác đơn lẻ sau mỗi 15 giờ) và điểm kiểm tra định kỳ (bài kiểm tra viết, trắc nghiệm và thực hành tháo lắp tổng hợp sau mỗi 45 giờ).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Đánh giá tổng hợp lý thuyết và kỹ năng thực hành vận hành thiết bị, mài rà và thử áp lực kín sau 120 giờ.
    • Quy đổi điểm số: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và điểm số thang điểm 4.
  • Quy định chuyên cần và tự học: Người học phải nghiên cứu trước tài liệu bài học tại nhà; tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng giảng dạy lý thuyết (vắng quá 30% số tiết lý thuyết buộc phải học lại mô đun mới được dự thi kết thúc).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính thực chứng từ cơ sở sản xuất: Giáo trình sử dụng hệ thống sơ đồ kết cấu, hình ảnh tháo rã chi tiết và quy trình bảo dưỡng thực tế từ các nhà thầu cơ khí đang vận hành, bảo dưỡng tại các công trình dầu khí thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam.
  • Tích hợp hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật ngành dầu khí: Toàn bộ thông số kiểm tra, phương pháp thử nghiệm van và chỉ tiêu áp suất được chuẩn hóa theo các tài liệu tham khảo chính thống:
    • Tiêu chuẩn van đường ống API 6D (21st Edition).
    • Tiêu chuẩn thiết bị đầu giếng API 6A (19th Edition).
    • Tiêu chuẩn thử nghiệm và kiểm tra van API Standard 598 (7th Edition).
    • Tiêu chuẩn rò rỉ van an toàn API Standard 527 (3rd Edition).
    • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7915-1:2009 về thiết bị an toàn chống quá áp.
  • Phản ánh môi trường làm việc công nghiệp đặc thù: Giáo trình cung cấp dữ liệu về điều kiện vận hành khắc nghiệt trong ngành dầu khí (áp suất vận hành vượt trên $25.000,\text{psig}$, nhiệt độ môi chất làm việc trên $1.500^\circ\text{F}$ hoặc các ứng dụng áp suất lạnh), đồng thời mở rộng so sánh với yêu cầu kỹ thuật của van trong ngành thực phẩm/đồ uống (tiêu chuẩn FDA về độ nhẵn bề mặt chống vi khuẩn), ngành hàng hải/tàu biển (chống ăn mòn nước biển, kiểm soát tải dằn và HVAC) và hệ thống thủy điện (van bướm công suất lớn điều tiết lưu lượng).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Cấp độ đào tạo và chuyên ngành: Giáo trình được thiết kế cho người học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề thuộc chuyên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và các ngành kỹ thuật cơ khí liên quan tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Kiến thức điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và chuyên môn nền tảng trong chương trình đào tạo:
    • Môn học cơ sở: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055).
    • Môn học kỹ thuật gia công: Gia công nguội cơ bản (MECM53104), Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105), Kỹ thuật hàn cơ bản (MECW53161).
  • Ứng dụng cho giảng viên và kỹ thuật viên: Giảng viên sử dụng tài liệu để biên soạn giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành và đề thi đánh giá năng lực nghề. Cán bộ kỹ thuật và công nhân bảo dưỡng tại các xưởng cơ khí, nhà máy lọc hóa dầu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong việc lập quy trình kiểm tra, sửa chữa và thử nghiệm van công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

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

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho học viên trình độ Trung cấp và sinh viên Cao đẳng nghề chuyên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, đồng thời phục vụ đào tạo bồi dưỡng nâng bậc thợ cho kỹ thuật viên cơ khí làm việc trong các nhà máy lọc dầu, hóa chất và trạm vận hành dầu khí.

2. Cần hoàn thành những môn học nào trước khi học mô đun này?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học đại cương và cơ sở ngành gồm: Vật liệu cơ khí (MECM53002), Dung sai và lắp ghép (MECM53001), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), Gia công nguội cơ bản (MECM53104) và Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105).

3. Giáo trình mô đun MECM55106 có cấu trúc thực hành như thế nào?

Mô đun có tỷ lệ thời lượng thực hành áp đảo (87 giờ thực hành/thảo luận trên tổng số 120 giờ). Mỗi bài học đều xây dựng bảng quy trình tháo lắp chuẩn hóa với danh mục dụng cụ, nội dung từng bước thao tác và yêu cầu kỹ thuật chi tiết (ví dụ: quy trình 16 bước tháo van cổng Class 5000-RTJ, quy trình 12 bước tháo van cầu Class 1500-FF).

4. Các thông số kỹ thuật mài rà phục hồi van được quy định như thế nào?

Bề mặt làm kín (seat ring và disc) sau khi sửa chữa bằng phương pháp mài phải đạt các chỉ tiêu độ nhám: sử dụng hạt mài thô P500 đạt $R_z = 0{,}5,\mu\text{m}$, $R_a = 0{,}12,\mu\text{m}$; sử dụng hạt mài tinh P1200 đạt $R_z = 0{,}16,\mu\text{m}$, $R_a = 0{,}03,\mu\text{m}$.

5. Những tiêu chuẩn kỹ thuật nào được dẫn chiếu trong tài liệu?

Giáo trình dẫn chiếu 5 tài liệu tiêu chuẩn chính thức: TCVN 7915-1:2009 (ISO 4126-1:2004), API Specification 6D (1994), API Specification 6A (2004), API Standard 598 (1996) và API Standard 527 (1991).

Kết luận

Giáo trình Sửa chữa, bảo dưỡng van công nghiệp 1 (MECM55106) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo nghề mô tả hệ thống cấu tạo, phân loại, quy trình tháo lắp và kỹ thuật phục hồi 7 dòng van công nghiệp chính ngạch. Nội dung tài liệu kết hợp giữa nguyên lý cấu tạo cơ khí với các chỉ số kỹ thuật gia công và tiêu chuẩn thử nghiệm công nghiệp (API, TCVN).

Sau khi hoàn thành mô đun này, người học tiếp tục lộ trình chuyên môn với các mô đun sửa chữa thiết bị quay và cơ điện trong chương trình đào tạo như: Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 (MECM53107), Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108), Sửa chữa - Bảo dưỡng động cơ đốt trong (MECM54109) và Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (MECM54210).