Giáo Trình Thiết Bị Đo Lường Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa Trình Độ Cao Đẳng

Giáo trình thiết bị đo lường cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa tại trường cao đẳng dầu khí năm 2020, cung cấp kiến thức chuyên sâu và thực tiễn.

• Tác giả: ThS. Phạm Thị Thu Hường
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Sửa Chữa Thiết Bị Tự Động Hóa
• Đề tài: Giáo Trình Thiết Bị Đo Lường Nghề Sửa Chữa Tự Động Hóa
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: HỆ ĐO LƯỜNG MET (METRIC SYSTEM)
• 1.1. Chiều dài, diện tích và thể tích
• 1.2. Đo thể tích ướt
• 1.3. Chuyển đổi trọng lượng
• 1.4. Áp suất và nhiệt độ
• 1.5. Áp suất tuyệt đối
• 1.6. Chuyển đổi nhiệt độ
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ, ÁP SUẤT, MỨC VÀ LƯU LƯỢNG (TEMPERATURE, PRESSURE, LEVEL, AND FLOW)
• 2.1. Nhiệt kế lưỡng kim
• 2.2. Cặp nhiệt điện (TC)
• 2.3. Cảm biến nhiệt kiểu điện trở (RTD)
• 2.4. Điện trở nhiệt (thermistor)
• 2.5. Thiết bị đo nhiệt hồng ngoại (Infrared Pyrometer)
• 2.6. Tính toán áp suất
• 2.7. Áp suất chênh lệch
• 2.8. Các thiết bị đo áp suất
• 2.9. Cảm biến áp suất kiểu hộp xếp (bellows-type)
• 2.10. Các điều kiện gây hỏng thiết bị đo áp suất
• 2.11. Đo mức trực tiếp
• 2.12. Đo mức gián tiếp
• 2.13. Đo mức dựa vào áp suất
• 2.14. Thiết bị đo mức dựa vào áp suất
• 2.15. Quan hệ giữa lưu lượng và áp suất chênh
• 2.16. Thiết bị đo lưu lượng kiểu chênh áp
• 2.17. Các loại thiết bị đo lưu lượng khác
• 3. CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN, PHẦN TỬ ĐO THỨ CẤP, BỘ BIẾN ĐỔI VÀ BỘ TRUYỀN TÍN HIỆU
• 3.1. Các thành phần của điều khiển quá trình
• 3.2. Các thành phần của kênh đo lường và điều khiển cơ bản
• 3.3. Ôn tập kỹ thuật đo lường
• 3.4. Các tiêu chuẩn và các phần tử đo lường
• 3.5. Cảm biến nhiệt độ
• 3.6. Cảm biến áp suất
• 3.7. Cảm biến mức
• 3.8. Cảm biến lưu lượng
• 3.9. Bộ biến đổi
• 3.10. Bộ biến đổi I/P và P/I
• 3.11. Cảm biến lực căng kiểu kim loại và cảm biến áp suất kiểu lực căng
• 3.12. Các loại bộ biến đổi khác
• 3.13. Bộ truyền tín hiệu
• 3.14. Bộ truyền tín hiệu khí nén chênh áp cân bằng lực
• 3.15. Các ứng dụng bộ truyền tín hiệu cân bằng lực khí nén
• 3.16. Bộ truyền tín hiệu điện tử
• 4. CHƯƠNG 4: VAN ĐIỀU KHIỂN, CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ BỘ ĐỊNH VỊ VAN
• 4.1. Van điều khiển
• 4.2. Cơ cấu chấp hành
• 4.3. Mở khi cấp nguồn (Power-to-Open)
• 4.4. Đóng khi cấp nguồn (Power-to-Close)
• 4.5. Đứng yên khi mất nguồn (Fail-as-Positioned)
• 4.6. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của các loại bộ định vị
• 4.7. Bộ định vị tác động thuận hoặc nghịch
• 4.8. Bộ định vị kiểu khí nén
• 4.9. Bộ định vị kiểu tương tự
• 4.10. Bộ định vị số/thông minh
• 4.11. Biện pháp phòng ngừa cho bộ định vị
• 4.12. Các yếu tố chọn lựa van
• 4.13. Ký hiệu van và thông tin thẻ tên
• 4.14. Chỉ dẫn giá trị danh định (Rating Designation)
• 4.15. Xác định các bộ phận bên trong van (trim identification)
• 4.16. Chỉ dẫn kích thước
• 4.17. Ký hiệu kiểu ren
• 4.18. Các biểu tượng van trên sơ đồ nguyên lý
• 5. CHƯƠNG 5: CÔNG TẮC VÀ THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN
• 5.1. Định nghĩa công tắc
• 5.2. Phân loại công tắc
• 5.3. Các tiếp điểm của công tắc
• 5.4. Đầu cực và vị trí của công tắc
• 5.5. Các ứng dụng của công tắc
• 5.6. Công tắc kiểu gắn panel
• 5.7. Công tắc phao và mức
• 5.8. Công tắc áp suất
• 5.9. Công tắc giới hạn
• 5.10. Công tắc điện tử
• 5.11. Các thiết bị quang điện
• 5.12. Công tắc tế bào quang điện
• 5.13. Pin mặt trời
• 5.14. Các thiết bị hồng ngoại
• 5.15. Cảm biến chuyển động
• 5.16. Cảm biến hồng ngoại trong công nghiệp
• 5.17. Cảm biến tiệm cận

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Thiết Bị Đo Lường Nghề Sửa Chữa Tự Động Hóa 2020

Giáo trình "Thiết bị đo lường nghề sửa chữa tự động hóa 2020" được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về các thiết bị đo lường trong ngành tự động hóa. Tài liệu này không chỉ phục vụ cho sinh viên mà còn cho các kỹ sư trong lĩnh vực sửa chữa thiết bị tự động hóa. Nội dung giáo trình bao gồm các chương trình học từ lý thuyết đến thực hành, giúp người học nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

1.1. Mục tiêu và ý nghĩa của giáo trình

Giáo trình này nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại thiết bị đo lường. Điều này giúp sinh viên có thể áp dụng vào thực tiễn trong ngành sửa chữa thiết bị tự động hóa.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình

Nội dung giáo trình được chia thành 5 chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh khác nhau của thiết bị đo lường, từ hệ đo lường đến các loại cảm biến và thiết bị điều khiển.

II. Những Thách Thức Trong Ngành Sửa Chữa Tự Động Hóa Hiện Nay

Ngành sửa chữa tự động hóa đang đối mặt với nhiều thách thức, từ việc cập nhật công nghệ đến việc đào tạo nhân lực. Các thiết bị đo lường ngày càng trở nên phức tạp, yêu cầu kỹ thuật viên phải có kiến thức sâu rộng và kỹ năng thực hành tốt.

2.1. Cập nhật công nghệ mới

Công nghệ trong ngành tự động hóa phát triển nhanh chóng, đòi hỏi kỹ thuật viên phải thường xuyên cập nhật kiến thức về các thiết bị và công nghệ mới.

2.2. Đào tạo nhân lực chất lượng

Việc đào tạo nhân lực có trình độ cao là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của thị trường. Giáo trình này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng đào tạo.

III. Phương Pháp Giảng Dạy Hiệu Quả Trong Giáo Trình Thiết Bị Đo Lường

Để đạt được hiệu quả cao trong việc giảng dạy, giáo trình áp dụng nhiều phương pháp giảng dạy hiện đại. Các phương pháp này không chỉ giúp sinh viên tiếp thu kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thực hành.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành

Giáo trình chú trọng vào việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan và thực tế hơn về các thiết bị đo lường.

3.2. Sử dụng công nghệ trong giảng dạy

Việc sử dụng công nghệ như mô phỏng và phần mềm hỗ trợ giảng dạy giúp sinh viên dễ dàng hình dung và hiểu rõ hơn về các thiết bị đo lường.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Thiết Bị Đo Lường Trong Ngành Tự Động Hóa

Thiết bị đo lường đóng vai trò quan trọng trong ngành tự động hóa, từ việc giám sát quy trình sản xuất đến việc đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu rủi ro.

4.1. Giám sát quy trình sản xuất

Các thiết bị đo lường giúp theo dõi và điều chỉnh các thông số trong quy trình sản xuất, đảm bảo mọi thứ hoạt động trơn tru và hiệu quả.

4.2. Đảm bảo chất lượng sản phẩm

Việc sử dụng thiết bị đo lường chính xác giúp đảm bảo rằng sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng, từ đó nâng cao uy tín của doanh nghiệp.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Ngành Sửa Chữa Tự Động Hóa

Ngành sửa chữa tự động hóa đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Giáo trình "Thiết bị đo lường nghề sửa chữa tự động hóa 2020" sẽ là nền tảng vững chắc cho sinh viên trong việc nắm bắt kiến thức và kỹ năng cần thiết.

5.1. Tương lai của ngành tự động hóa

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, ngành tự động hóa sẽ tiếp tục mở rộng và phát triển, tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho sinh viên.

5.2. Vai trò của giáo trình trong đào tạo

Giáo trình này không chỉ cung cấp kiến thức mà còn giúp sinh viên phát triển kỹ năng thực hành, từ đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường lao động.

Nội dung chính

TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học: Thiết bị đo lường (Mã môn học: TĐH19MH05) là tài liệu đào tạo chuyên môn chuyên ngành thuộc chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp, được ban hành kèm theo Quyết định số 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Bà Rịa – Vũng Tàu). Môn học có tổng thời lượng 90 giờ (bao gồm 56 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành, thảo luận, bài tập và 5 giờ kiểm tra), tương đương 5 tín chỉ. Trong cấu trúc chương trình đào tạo, môn học được bố trí học sau các môn học cơ sở như Điện kỹ thuật 1 (KTĐ19MĐ05), Kỹ thuật số (TĐH19MĐ04) và đóng vai trò làm điều kiện tiên quyết trước khi học viên tiếp cận các môn học/mô đun: Cơ sở điều khiển quá trình (TĐH19MĐ10), Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (TĐH19MĐ07), Lắp đặt hệ thống tự động hóa (TĐH19MĐ08, TĐH19MĐ09).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác lập qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

• Về kiến thức (A1–A5): Chuyển đổi thành thạo các đơn vị đo lường nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và mức giữa hệ inch-pound và hệ mét; mô tả các phương pháp đo trực tiếp, gián tiếp; xác định 4 thành phần chính của kênh điều khiển quá trình cơ bản; trình bày nguyên lý hoạt động của cảm biến, phần tử đo thứ cấp, bộ biến đổi, bộ truyền tín hiệu và các cơ cấu chấp hành, van điều khiển, bộ định vị van.
• Về kỹ năng (B1–B5): Nhận biết thiết bị đo theo thông số vận hành; phân loại cặp nhiệt điện bằng chuẩn đa năng và mã màu theo tiêu chuẩn ISA; kết nối thiết bị truyền thông với bộ truyền tín hiệu thông minh; lắp đặt bộ định vị cho van điều khiển; xác định hướng dòng chảy của van cầu và chuyển động của cần van.
• Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C2): Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn trọng và tuân thủ các quy định an toàn khi vận hành hệ thống đo lường tự động hóa.

Giáo trình được biên soạn bởi tập thể tác giả thuộc Khoa Điện – Tự Động Hóa gồm ThS. Phạm Thị Thu Hường (Chủ biên), Nguyễn Xuân Thịnh và Đỗ Mạnh Tuân. Cấu trúc tài liệu gồm 05 chương, tiếp cận từ kỹ thuật chuyển đổi đơn vị đo lường, khảo sát chi tiết các thiết bị đo đại lượng sơ cấp, linh kiện xử lý tín hiệu cho đến các cơ cấu chấp hành cuối trong chu trình điều khiển tự động. Điểm đặc trưng của tài liệu là sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết cơ bản và các thông số quy chuẩn quốc tế, phục vụ trực tiếp cho quá trình thực hành trên các trạm điều khiển và mô hình hệ thống điều khiển phân tán (DCS).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

• Chương 1: Hệ đo lường Met (Metric system) (10 giờ): Trình bày phương pháp tính toán và chuyển đổi giữa hệ đơn vị Anh (inch-pound) và hệ mét cho các đại lượng: chiều dài (Bảng 1-4), diện tích hình vuông/chữ nhật/tròn ($S = \pi r^2$), thể tích khối hộp chữ nhật và hình trụ ($V = \pi r^2 h$), thể tích ướt (Bảng 1-5) và trọng lượng (Bảng 1-6). Xác lập công thức tính áp suất tuyệt đối $psia = psig + 14{,}7$, $kPa(a) = kPa(g) + 101{,}325$; áp suất thủy tĩnh $P = \frac{hd}{144}$ (hệ Anh) và $P = hdg$ (hệ mét); đo chân không ($P_{\text{chân không tuyệt đối}} = P_{\text{khí áp kế}} - P_{\text{đồng hồ chân không}}$); chuyển đổi qua lại giữa 4 thang nhiệt độ: Fahrenheit ($^\circ\text{F}$), Celsius ($^\circ\text{C}$), Kelvin ($\text{K}$) và Rankine ($^\circ\text{R}$) theo công thức $^\circ\text{C} = \frac{5}{9}(^\circ\text{F} - 32)$ hoặc $^\circ\text{F} = (1{,}8 \times ^\circ\text{C}) + 32$.
• Chương 2: Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất, mức và lưu lượng (20 giờ): Khảo sát cấu tạo và nguyên lý của thiết bị đo nhiệt độ tiếp xúc (nhiệt kế lưỡng kim xoắn ốc, cặp nhiệt điện TC, RTD, thermistor) và không tiếp xúc (súng đo nhiệt hồng ngoại với tỷ số $D:S$); thiết bị đo áp suất (áp kế chữ U, áp kế kiểu giếng, áp kế giếng nghiêng, ống Bourdon kiểu chữ C/xoắn/lò xo, hộp xếp bellows) cùng các thiết bị bảo vệ (đồng hồ điền dầu giảm chấn, bộ cách ly màng, ống giảm sốc); thiết bị đo mức trực tiếp (que thăm, kính ngắm, phao cáp, bộ thế chỗ với ống momen xoắn) và gián tiếp (đầu dò dẫn điện, đầu dò điện dung trần/cách điện, sóng siêu âm, radar sóng dẫn GWR, hệ thống bọt khí, chênh áp); thiết bị đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp (tấm đục lỗ đồng tâm/thoát hơi, ống Nozzle, ống Venturi lệch tâm, ống Pitot, ống Annubar) và các loại lưu lượng kế đặc thù (va chạm khí nén, điện từ theo định luật Faraday, tuabin, xoáy cuộn vortex, rotameter, Coriolis).
• Chương 3: Cảm biến, phần tử đo thứ cấp, bộ biến đổi và bộ truyền tín hiệu (30 giờ): Phân tích 4 thành phần trong kênh điều khiển quá trình; cấu tạo bộ biến đổi tín hiệu điện – khí $I/P$ và khí – điện $P/I$; cảm biến lực căng (strain gauge) gắn trên mạch cầu điện trở, cảm biến áp điện và biến áp so lệch biến thiên tuyến tính (LVDT); cấu tạo bộ truyền tín hiệu chênh áp (DP Transmitter) khí nén cân bằng lực gồm phần đo lường, phần thanh lực, hệ thống vòi phun – tấm chắn (nozzle-flapper), phần cân bằng và rơ le khí nén; nguyên lý bộ truyền tín hiệu thông minh giao tiếp qua thiết bị cầm tay (Handheld Communicator).
• Chương 4: Van điều khiển, cơ cấu chấp hành và bộ định vị van (20 giờ): Phân loại cấu tạo các dòng van công nghiệp (van cầu góc, van cổng nêm đặc/nêm phân chia, van dao, van bi venturi, van nút không bôi trơn, van bướm, van kim); các dạng cơ cấu chấp hành màng – lò xo và động cơ điện theo chế độ tác động: Mở khi cấp nguồn (Power-to-Open / Spring-to-Close), Đóng khi cấp nguồn (Power-to-Close / Spring-to-Open), và Đứng yên khi mất nguồn (Fail-as-Positioned); nguyên lý bộ định vị van khí nén, bộ định vị tương tự ($I/P$) và bộ định vị kỹ thuật số (Fisher DVC); quy chuẩn đọc thông số thẻ tên, cấp áp lực danh định (Rating Designation), mã nhận dạng các chi tiết bên trong van (trim identification) và biểu tượng van trên bản vẽ P&ID.
• Chương 5: Công tắc và thiết bị quang điện (10 giờ): Cấu trúc tiếp điểm công tắc (tiếp điểm lưỡi dao, tiếp điểm đầu mút, công tắc đa cực); các loại công tắc chuyên dụng trong công nghiệp (công tắc mức kiểu phao thanh nối, công tắc mức phòng nổ, công tắc áp suất chênh điều chỉnh được, công tắc hành trình, vi công tắc); linh kiện bán dẫn và quang điện (chỉnh lưu có điều khiển SCR, tế bào quang điện LDR, pin mặt trời, cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR, cáp sợi quang, cảm biến tiệm cận cảm ứng từ).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Nội dung giáo trình củng cố các nguyên lý vật lý ứng dụng trong kỹ thuật đo:

• Lý thuyết chuyển đổi nhiệt – điện: Hiệu ứng Seebeck trong cặp nhiệt điện (Hình 3-13, Bảng 3-3, Bảng 3-4), đặc tuyến phi tuyến giữa điện trở và nhiệt độ của cảm biến Thermistor (Hình 2-8).
• Nguyên lý cơ học chất lưu và đo chênh áp: Mối liên hệ giữa vận tốc, tiết diện thu hẹp (Vena contracta) và áp suất theo định luật Bernoulli ứng dụng trong các phần tử đo sơ cấp (tấm đục lỗ, ống Venturi, ống Pitot-Venturi).
• Nguyên lý cảm ứng điện từ và hiệu ứng điện môi: Ứng dụng quy tắc bàn tay phải để xác định suất điện động cảm ứng trong lưu lượng kế từ tính (Hình 3-43); tính toán điện dung biến thiên theo mức chất lỏng $C_m$ dựa trên hằng số điện môi của môi chất (Bảng 3-5).
• Cơ chế cân bằng lực và truyền tín hiệu: Cấu trúc mạch hồi tiếp lực khí nén bằng hệ thống đòn bẩy, nozzle-flapper và rơ le khuếch đại khí nén.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Tính toán quy đổi đơn vị đo đa thông số; đấu nối, tra cứu mã màu cặp nhiệt điện theo chuẩn ISA; cấu hình và hiệu chuẩn thông số vận hành trên bộ truyền tín hiệu thông minh bằng thiết bị giao tiếp cầm tay chuyên dụng (Hình 3-73).
• Kỹ năng phân tích: Nhận diện sai số đo lường (sai số thị sai/sai số do mắt quan sát, vòng hồi trễ trên Hình 3-8 và 3-9); chẩn đoán nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị áp suất do rung động, quá áp hoặc ăn mòn hóa chất để lựa chọn thiết bị cách ly màng hoặc bộ giảm sốc phù hợp.
• Kỹ năng thực hành vận hành: Lắp đặt và cân chỉnh góc mở cho bộ định vị van cơ – khí và bộ định vị số; xác định chính xác chiều dòng chảy qua thân van cầu để định hướng tác động lực lên cần van và bộ đệm làm kín (packing).

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng áp dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm kết hợp giữa trang bị lý thuyết và rèn luyện kỹ năng thao tác trên thiết bị:

                            MÔ HÌNH DẠY - HỌC TÍCH HỰC

• Phương pháp giảng dạy: Giảng viên sử dụng hình thức thuyết trình ngắn kết hợp nêu vấn đề kỹ thuật, hướng dẫn giải quyết bài tập tình huống thực tế (như sự cố bọt khí trong đường ống đo mức, hiện tượng bám bẩn tấm đục lỗ đo lưu lượng). Phân chia học viên thành các nhóm nhỏ (5–6 người) để thảo luận các chuyên đề kỹ thuật và thực hiện báo cáo chuyên đề.
• Điều kiện cơ sở vật chất phục vụ học tập:
  • Phòng học lý thuyết: Trang bị máy chiếu, máy vi tính và bảng biểu giảng dạy.
  • Phòng thực hành chuyên môn: Tiếp cận thiết bị trực quan tại Phòng Thiết bị đo lường, Phòng Cơ – Điện tử (trang bị 8 trạm điều khiển và cụm cảm biến tiệm cận) và Phòng DCS (mô hình nhà máy tích hợp hệ thống điều khiển phân tán).
  • Dụng cụ học liệu: Giáo trình, thước đo, nhiệt kế chuẩn, đồng hồ đo áp suất, thiết bị đo mức, lưu lượng kế cắt bổ và video mô phỏng nguyên lý.
• Phương pháp và quy trình kiểm tra đánh giá:
  • Kiểm tra thường xuyên: Thực hiện 02 bài dưới hình thức hỏi đáp miệng trong giờ học hoặc bài kiểm tra viết ngắn ($\le 30$ phút).
  • Kiểm tra định kỳ: Gồm 05 bài đánh giá theo tiến trình:
    1. Bài 1 (Lý thuyết, 45 phút): Nội dung Chương 1 và Chương 2 (Đánh giá CĐR A1, A2, C1).
    2. Bài 2 (Lý thuyết, 45 phút): Nội dung Chương 2 (Đánh giá CĐR A2, C1).
    3. Bài 3 (Lý thuyết, 45 phút): Nội dung Chương 3 (Đánh giá CĐR A3, C1).
    4. Bài 4 (Lý thuyết, 45 phút): Nội dung Chương 4 và Chương 5 (Đánh giá CĐR A4, C1).
    5. Bài 5 (Thực hành/Bài tập, 60 phút): Tổng hợp nội dung từ Chương 2 đến Chương 5 (Đánh giá CĐR B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2).
  • Thi kết thúc môn học: Kết hợp 02 phần độc lập: thi trắc nghiệm lý thuyết (thời gian 60–75 phút) và thi thực hành thao tác thiết bị (thời gian 60–90 phút).
• Yêu cầu đối với học viên: Đọc trước nội dung giáo trình theo đề cương từng chương; hoàn thành câu hỏi củng cố cuối chương; tham gia tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng $>30%$ buộc phải học lại); tham gia đầy đủ các bài kiểm tra định kỳ và tuân thủ các quy tắc an toàn lao động trong xưởng thực hành.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tính kế thừa và chuẩn hóa chương trình: Giáo trình ban hành năm 2020 được nâng cấp, chỉnh lý từ phiên bản Giáo trình Thiết bị đo lường – Lưu hành nội bộ năm 2017 của Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa theo quy định đào tạo giáo dục nghề nghiệp trình độ cao đẳng.
• Tích hợp khung chương trình quốc tế NCCER: Nội dung học thuật và hệ thống hình vẽ, bảng biểu kỹ thuật được chuyển ngữ và biên soạn tham chiếu trực tiếp từ bộ giáo trình đào tạo nghề kỹ thuật công nghiệp của Hoa Kỳ:
  • Instrumentation Level 1, Level 2 (Third edition, NCCER, 2015).
  • Instrumentation Level 3 (Third edition, NCCER, 2016).
• Cập nhật các thiết bị công nghệ hiện đại: Bổ sung kiến thức về thiết bị đo mức Radar sóng dẫn (Guided Wave Radar - GWR), lưu lượng kế vi sai góc quay Coriolis, bộ truyền tín hiệu thông minh giao tiếp kỹ thuật số và bộ điều khiển van số thông minh Fisher DVC (Hình 4-31).
• Gắn kết thực tế công nghiệp và an toàn chuyên ngành:
  • Trình bày chi tiết tiêu chuẩn chống cháy nổ cho thiết bị hiện trường (công tắc mức phòng nổ dùng cho bồn chứa chất lỏng/vật liệu khô - Hình 5-9).
  • Quy chuẩn nhận diện mã màu cáp bù nhiệt và ký hiệu cực tính cặp nhiệt điện theo chuẩn Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế ISA (Bảng 3-3, Bảng 3-4).
  • Hướng dẫn quy chuẩn đọc mác van, xác định vật liệu trim van và định mức chịu áp lực – nhiệt độ (Rating Designation) theo tiêu chuẩn ANSI/ASME (Bảng 4-2).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Học sinh, sinh viên: Áp dụng cho học sinh hệ Trung cấp và sinh viên hệ Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các trường đào tạo khối kỹ thuật công nghiệp.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học/mô đun cơ sở trước khi học môn này:
  • Điện kỹ thuật 1 (Mã: KTĐ19MĐ05)
  • Điện tử cơ bản (Mã: TĐH19MĐ02)
  • Khí cụ điện (Mã: KTĐ19MĐ13)
  • Đo lường điện (Mã: KTĐ19MĐ08)
  • Kỹ thuật số (Mã: TĐH19MĐ04)
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn mực cho môn học TĐH19MH05, làm căn cứ thiết lập đề thi trắc nghiệm, xây dựng biểu mẫu chấm điểm thực hành và thiết kế các bài tập tình huống theo từng chương.
• Kỹ sư, kỹ thuật viên nhà máy: Tài liệu dùng cho việc tra cứu thông số kỹ thuật, công thức chuyển đổi hệ Metric – Imperial, nhận diện ký hiệu van đường ống (P&ID) và quy trình vận hành, bảo dưỡng các thiết bị đo lường trong nhà máy lọc hóa dầu, xí nghiệp khí và các dây chuyền tự động hóa.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa; đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho kỹ thuật viên bảo trì, vận hành thiết bị đo lường – điều khiển tại các cơ sở công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Học viên cần hoàn thành môn học tiên quyết Điện kỹ thuật 1 (KTĐ19MĐ05) cùng các môn cơ sở về kỹ thuật điện tử, khí cụ điện, đo lường điện và mô đun kỹ thuật số để hiểu rõ các mạch điện Seebeck, mạch cầu Wheatstone và nguyên lý biến đổi tín hiệu trong giáo trình.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình kết hợp quy chuẩn chuyển đổi song song giữa hệ mét và hệ Anh; tích hợp chuẩn kỹ thuật viên Hoa Kỳ NCCER (Level 1, 2, 3) và chuẩn quốc tế ISA; cấu trúc nội dung gắn chặt với các trang thiết bị thực tế tại phòng thực hành cơ – điện tử và phòng DCS của Trường Cao đẳng Dầu khí.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu nội dung lý thuyết trước buổi học, giải toàn bộ bài tập tính toán chuyển đổi đơn vị và câu hỏi củng cố ở cuối mỗi chương, đồng thời tích cực thảo luận nhóm (5–6 người) và đối chiếu lý thuyết với sơ đồ mặt cắt thiết bị thực tế được cung cấp trong tài liệu.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu tham khảo bổ trợ gồm có: Giáo trình Đo lường – Cảm biến (lý thuyết – thực hành) (Nguyễn Vũ Quỳnh, KS. Phạm Quang Huy, 2017, NXB Thanh Niên); các tập giáo trình Instrumentation Level 1, 2, 3 (NCCER); hệ thống video hướng dẫn kỹ thuật trên môi trường đa phương tiện và tài liệu hướng dẫn vận hành hệ thống DCS nội bộ.

---

Kết luận

Giáo trình môn học: Thiết bị đo lường (TĐH19MH05) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ quy chuẩn đơn vị đo lường, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị đo sơ cấp (nhiệt độ, áp suất, mức, lưu lượng), kỹ thuật xử lý và truyền tín hiệu (khí nén, điện tử, thông minh) cho đến các cơ cấu chấp hành và van điều khiển công nghiệp.

Sau khi hoàn thành môn học này, học viên tiếp tục lộ trình học tập chuyên sâu thông qua các môn học/mô đun:

TĐH19MH05 (Thiết bị đo lường)

Học viên có thể khai thác thêm các nguồn tài liệu tham khảo chính thống từ tổ chức NCCER, các giáo trình đo lường cảm biến chuyên ngành và trực tiếp thực hành trên các trạm điều khiển tại xưởng thực tập tự động hóa để củng cố kỹ năng nghề nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 23  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập.

- Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG CHƯƠNG 1: Các thuật ngữ chuyên ngành: - Áp suất tuyệt đối: Là áp suất tổng tác dụng lên một hệ thống. Áp suất tuyệt đối được tính bằng pound/inch vuông (psia) hoặc bằng milibar (mbar). Áp suất tuyệt đối = áp suất đồng hồ + áp suất khí quyển. - Diện tích: Độ lớn bề mặt trong một mặt phẳng cho trước hoặc là một hình dạng 2 chiều.

- Áp suất khí quyển (Atmospheric pressure): Là áp suất tiêu chuẩn tác động lên bề mặt trái đất. Áp suất khí quyển bình thường là 14,7 psi hoặc 29,92 inch thủy ngân (in. Hg), hoặc 760 milimet thủy ngân (mm Hg). - Áp suất khí áp kế (Barometric pressure): Là áp suất khí quyển thực tại một địa điểm và thời gian cho trước.

- Đường kính: Là khoảng cách từ một phía của đường tròn đến phía còn lại, được đo trên một đường thẳng đi qua tâm của đường tròn; nó gấp 2 lần bán kính. - Lực: Là một sức đẩy hoặc kéo lên một bề mặt. Trong chương này, lực được coi là trọng lượng của một vật hoặc một chất lỏng. Điều này là một phép tính gần đúng phổ biến.

- Khối lượng: Là lượng vật chất tồn tại. - Newton (N): Là độ lớn của lực cần thiết để làm cho một vật 1 kg chuyển động ở vận tốc 1 m/s. - Lăng kính (Prism): Là một vật thể rắn có dạng hình học với hai mặt ngoài bằng nhau và song song nhau, và các mặt là hình bình hành. - Bán kính: Là khoảng cách từ tâm đến một điểm bất kỳ trên đường tròn; nó bằng nửa đường kính.

Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 24 - Đơn vị: Một tiêu chuẩn đo lường xác định. - Chân không: Là áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển hiện tại. - Đồng hồ đo vận tốc khí (velometer): Là một thiết bị dùng để đo vận tốc không khí. - Thể tích: Là độ lớn của không gian chứa trong một hộp 3 chiều cho trước.

Hơn 95% thế giới sử dụng hệ đo lường met. Nhiều sản phẩm liên quan đến đo lường được sử dụng ở Mỹ được sản suất ở nhiều nước khác và ngược lại. Việc sử dụng hệ met ở Mỹ trở nên phổ biến. Nhiều nhà sản xuất công bố các tài liệu hướng dẫn và đặc điểm kỹ thuật của thiết bị theo hệ Anh, nhưng cũng bổ sung thêm giá trị tương đương ở hệ met trong dấu ngoặc đơn theo sau giá trị hệ Anh.

Trong một số trường hợp, chỉ có đơn vị đo hệ met được liệt kê, vì vậy tốt nhất là làm quen với cả hai hệ thống và hiểu cách chuyển đổi từ hệ thống này sang hệ thống kia một cách dễ dàng. Hình 1-1 trình bày một số đại lượng hệ met được sử dụng rộng rãi. Lưu ý là hệ Anh thường được xem như là hệ thống đo lường hoàng gia. Hình 1-1: Các giá trị đo hệ Anh và hệ met phổ biến 1.1 Các loại đơn vị đo Hầu hết các công việc khoa học và kỹ thuật đều dựa trên phép đo chính xác các đại lượng vật lý.

Một phép đo chỉ đơn giản là một sự so sánh một đại lượng với một đơn vị đo.