THÔNG TIN THƯ MỤC VÀ MÔ TẢ NỘI DUNG GIÁO TRÌNH: VẬN HÀNH MÁY NÉN

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun "Vận hành máy nén" (Mã mô đun: PETP53154) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí và Vận hành thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình được ban hành kèm theo Quyết định số 210/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí, do Kỹ sư Bùi Đức Sơn đảm nhiệm vai trò chủ biên.

[Vận hành van (PETP53151)] 
[Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETP54155)]

Trong tiến trình đào tạo tổng thể 53 tín chỉ (1290 giờ) của ngành nghề, mô đun PETP53154 có thời lượng 3 tín chỉ (75 giờ đào tạo, gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 3 giờ kiểm tra). Về vị trí phân bổ, môn học được bố trí giảng dạy sau mô đun Vận hành van (PETP53151) và trước mô đun Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETP54155).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định rõ ràng qua 3 chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1): Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành và bảo dưỡng các chủng loại máy nén khí thông dụng trong công nghiệp dầu khí (piston, ly tâm, trục vít).
  • Về kỹ năng (B1, B2): Thực hiện đúng quy trình vận hành hệ thống máy nén khí; nhận diện, phán đoán và xử lý sự cố kỹ thuật phát sinh trong quá trình vận hành.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định an toàn lao động, phòng chống cháy nổ (PCCC), nội quy nhà xưởng và quy trình vận hành liên động của các thiết bị cơ khí - điện - tự động hóa.

Giáo trình được thiết kế theo cách tiếp cận mô-đun hóa tích hợp giữa lý thuyết cấu tạo máy thủy khí và quy trình thao tác kỹ thuật thực địa, gắn liền thông số thiết bị với môi trường vận hành khai thác dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình bao gồm 5 bài học được sắp xếp theo logic từ cơ sở cấu tạo lý thuyết đến quy trình vận hành và kỹ thuật sửa chữa thực hành:

  • Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston (6 giờ lý thuyết): Khái quát định nghĩa máy nén khí ($P \ge 3\text{ at}$); hệ thống phân loại theo cấu tạo (piston, rôto, ly tâm), nguyên lý nén (giảm thể tích hoặc biến đổi động năng), dải áp suất (thấp: $3\text{--}10\text{ at}$, trung bình: $10\text{--}100\text{ at}$, cao: $100\text{--}1000\text{ at}$, siêu cao: $>1000\text{ at}$), phương án dẫn động và năng suất. Chi tiết cấu tạo cụm piston, xécmăng, thanh truyền, con trượt babit, van hút/xả (dạng đĩa phẳng hoặc van đặt bakêlit), vòng chèn kim loại (cặp vòng B và vòng T), cùng hệ thống bôi trơn (vung tóe, cổ biên, cưỡng bức) và làm mát (cánh tản nhiệt, nước làm mát, dung dịch glycol).
  • Bài 2: Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy nén khí piston (1 giờ lý thuyết): Tiêu chuẩn kỹ thuật về nhiên liệu, dầu bôi trơn chuyên dụng (dầu 12(M) cho máy đặt đứng/rôto áp suất thấp; dầu 19(T) cho máy áp suất cao nhiều cấp/máy đặt nằm; dầu công nghiệp 45 hoặc 50 cho cơ cấu chuyển động); các bước chuẩn bị khởi động, vận hành có tải, dừng máy thông thường và 10 trường hợp dừng máy khẩn cấp; an toàn vận hành bình chịu áp lực theo quy chuẩn nhà nước và quy định phòng cháy trạm nén khí.
  • Bài 3: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nén ly tâm (3 giờ lý thuyết): Phân loại máy nén ly tâm 1 cấp và nhiều cấp; phân tích cấu tạo vỏ tháo ngang (horizontal split) và vỏ tháo dọc (vertical split); các loại bánh công tác (hở, nửa hở, kín); cấu tạo màng ngăn (diaphragm), cánh dẫn hướng (guide vane); hệ thống làm kín (khuất khúc - labyrinth seal, đệm tiếp xúc cơ học, đệm màng lỏng) và cơ chế triệt tiêu lực dọc trục bằng ngăn cân bằng.
  • Bài 4: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít (4 giờ lý thuyết, 1 giờ kiểm tra lý thuyết): Khái niệm, phân loại máy nén trục vít, cấu tạo cặp trục vít đực - cái; trách nhiệm người vận hành, quy trình khởi động, dừng máy, theo dõi thông số và các phương pháp phán đoán, xử lý sự cố.
  • Bài 5: Vận hành và bảo dưỡng máy nén khí (58 giờ thực hành xưởng, 2 giờ kiểm tra thực hành): Vận hành thực tế trên mô hình; quy trình công nghệ tháo lắp, kiểm tra mài mòn, đo độ cong/độ ôvan của trục khuỷu, sửa chữa tay biên, căn chỉnh khe hở dầu con trượt; tháo lắp bảo dưỡng kỹ thuật máy nén 1 xi lanh, 2 xi lanh 2 cấp nén và máy nén nhiều xi lanh nhiều cấp nén (ứng dụng trên model máy nén 4BY-5/9).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết nền tảng kỹ thuật máy thủy khí và nhiệt động lực học ứng dụng:

  1. Thông số làm việc cốt lõi: Định lượng tỷ số nén ($R = \frac{P_2}{P_1}$), năng suất khí nén thực tế ($Q\text{ m}^3/\text{phút}$), hiệu suất thể tích ($\eta_v$) phản ánh mức tổn thất do rò rỉ khe hở, và hiệu suất cơ học ($\eta_m$).
  2. Công thức xác định công suất tiêu hao: $$\displaystyle N = \frac{Q \cdot L \cdot \rho}{\eta_v \cdot \eta_m}\quad (\text{kW})$$ (Trong đó: $Q$ là năng suất, $L$ là năng lượng nén, $\rho$ là khối lượng riêng của môi chất khí).
  3. Nguyên lý động học và cơ cấu chuyển động: Cơ chế biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến qua thanh truyền - con trượt; nguyên lý nén khí tác dụng đơn và tác dụng kép; cơ chế tăng vận tốc dòng khí qua bánh công tác ly tâm và chuyển hóa động năng thành áp suất tĩnh qua màng ngăn/cánh dẫn hướng.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật cơ khí: Thao tác sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng kiểm tra độ mòn, độ côn, độ ôvan của trục khuỷu; quy trình nắn trục khuỷu bị cong; kiểm tra khe hở bạc lót và bề mặt làm việc con trượt phủ babit.
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán: Giám sát thông số đồng hồ áp suất, nhiệt độ khí nén sau các cấp nén; phân tích dấu hiệu rò rỉ khí qua nhiệt độ nắp hộp vòng chèn kim loại; phân biệt tiếng gõ bất thường cơ cấu truyền động và nhận biết hiện tượng xâm thực/rơ lỏng ổ đỡ.
  • Năng lực bảo trì công nghiệp: Thực hiện kiểm tra định kỳ hệ thống bôi trơn cưỡng bức, súc rửa bầu lọc dầu tuần hoàn định kỳ 2 tháng/lần; thực hiện xả đọng cặn dầu/nước tại các bình làm mát trung gian và bình làm mát sau nén.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun PETP53154 được cấu trúc thời lượng giảng dạy theo tỷ lệ chuyên môn đặc thù: 14 giờ lý thuyết (18,7%) và 58 giờ thực hành (77,3%), kèm 3 giờ dành cho kiểm tra định kỳ và đánh giá kết thúc.

Phương pháp sư phạm đối với giảng viên

  • Áp dụng phương pháp dạy học tích cực: thuyết trình ngắn nêu vấn đề, hướng dẫn sinh viên phân tích sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nén trên bản vẽ cắt ngang (máy nén piston tác dụng kép, vỏ tháo ngang/tháo dọc của máy nén ly tâm).
  • Tổ chức lớp học thực hành theo các nhóm nhỏ (8 đến 10 người học), giao phiếu bài tập tình huống thực tế và quy trình công nghệ tháo lắp thiết bị (như model 4BY-5/9).

Yêu cầu học tập và tự học đối với người học

  • Nghiên cứu trước bài học: Người học bắt buộc phải đọc trước giáo trình, tài liệu hướng dẫn thực hành và tài liệu kỹ thuật trước khi vào xưởng.
  • Quy định chuyên cần: Tham dự tối thiểu 70% thời lượng các buổi lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại mô đun); tham dự đủ 100% thời lượng các buổi thực hành tại xưởng máy.
  • Làm việc nhóm: Phân công trách nhiệm cá nhân trong nhóm 8-10 người, hoàn thành báo cáo kỹ thuật sau các bài thực hành tháo lắp, kiểm tra cơ cấu trục khuỷu, tay biên, van nạp - xả.

Hình thức và quy chuẩn đánh giá

Đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội):

  • Điểm đánh giá thường xuyên (Hệ số 1): 01 bài kiểm tra viết/vấn đáp/trắc nghiệm sau 6 giờ học lý thuyết đầu tiên (Đánh giá chuẩn đầu ra A1, C1).
  • Điểm đánh giá định kỳ (Hệ số 2): 01 bài kiểm tra tích hợp lý thuyết và kỹ năng thực hành sau 60 giờ học (Đánh giá chuẩn đầu ra A1, B1, B2, C1).
  • Trọng số thành phần: Điểm kiểm tra thường xuyên và định kỳ chiếm 40% tổng điểm mô đun; Điểm thi kết thúc mô đun (thực hành kết hợp vấn đáp/viết) chiếm 60%.
  • Thang điểm: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân) và quy đổi sang điểm chữ, thang điểm 4 theo quy chế tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Cập nhật quy chuẩn kỹ thuật và tài liệu tham khảo: Giáo trình 2022 kế thừa có chọn lọc nội dung từ “Giáo trình Vận hành máy nén khí” (2017) và “Tài liệu hướng dẫn thực hành máy nén khí” (2017) của Trường Cao đẳng Dầu khí; đồng thời tích hợp trực tiếp các tiêu chuẩn công nghệ máy nén quốc tế từ tài liệu chuyên khảo: Bloch, Heinz P. “A Practical Guide to Compressor Technology”, 2nd Edition.
  2. Tập trung vào môi chất và điều kiện khắc nghiệt ngành Dầu khí: Phân tích cụ thể các giải pháp vật liệu cho chi tiết làm việc trong môi trường khí đặc thù:
    • Sử dụng vật liệu phủ Crôm cho thanh truyền để chống ăn mòn do khí có chứa hợp chất lưu huỳnh ($H_2S$).
    • Sử dụng xécmăng bằng Teflon trong điều kiện nén khí không cho phép dùng dầu bôi trơn hoặc nén khí oxy.
    • Ứng dụng đệm kín màng lỏng và đệm khuất khúc có cấp khí trơ áp suất cao để ngăn chặn rò rỉ các loại khí độc hại, dễ cháy nổ ra môi trường.
  3. Tích hợp dữ liệu an toàn áp lực thực tế: Đưa ra số liệu định lượng về mức độ nguy hiểm của bình chịu áp lực trong vận hành: năng lượng nổ của bình chứa khí áp suất $70\text{ kg/cm}^2$ tương đương công phá $38\text{ tấn}\cdot\text{m}$ (có khả năng dịch chuyển vật thể nặng 38 tấn đi xa 1 mét), làm căn cứ bắt buộc người học tuân thủ các khoảng cách an toàn (người vận hành cách máy $5\text{--}10\text{ m}$, trạm chứa nhiên liệu dầu mỡ cách khu dân cư tối thiểu $30\text{ m}$).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Người học chính khóa: Sinh viên hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp thuộc nhóm nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí và Vận hành thiết bị chế biến dầu khí.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Để tiếp thu tốt môn học, người học cần hoàn thành các môn học chung và kỹ thuật cơ sở trước đó trong chương trình khung:
    • Vẽ kỹ thuật - 1 (MECM52003)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ELEO53012)
    • Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111)
    • Cơ sở khai thác (PETD53034)
    • Vận hành van (PETP53151)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn hóa, xây dựng giáo án bài giảng lý thuyết và tổ chức các bài tập thực hành tháo lắp, bảo dưỡng máy nén khí tại xưởng thực tập.
  • Kỹ thuật viên tại các cơ sở sản xuất: Dùng làm tài liệu tham khảo nội bộ phục vụ công tác đào tạo an toàn, bảo dưỡng thiết bị máy nén khí piston và ly tâm tại các công trình dầu khí, trạm nén khí và nhà máy lọc hóa dầu.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ đào tạo trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị khai thác và chế biến dầu khí, đồng thời là tài liệu tra cứu kỹ thuật cho công nhân vận hành trạm máy nén khí công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào trước khi học mô đun này?

Người học cần trang bị kiến thức cơ sở về bản vẽ kỹ thuật cơ khí, nguyên lý điện kỹ thuật cơ bản, hệ thống điều khiển quá trình và kỹ năng vận hành các loại van công nghiệp (thông qua mô đun PETP53151).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với tài liệu máy nén thông thường là gì?

Giáo trình gắn liền với các điều kiện vận hành thực tế của ngành Dầu khí: xử lý khí chứa $H_2S$, phân loại bôi trơn theo chủng loại dầu máy nén đặc thù (dầu 12(M), 19(T)), kiểm soát an toàn bình áp lực cao ($70\text{ kg/cm}^2$), đồng thời dành hơn 77% thời lượng (58 giờ) cho quy trình tháo lắp, đo đạc sai số trục khuỷu và sửa chữa chi tiết thực tế trên các dòng máy công nghiệp như model 4BY-5/9.

4. Quy định bảo dưỡng định kỳ trong giáo trình được phân cấp như thế nào?

Quy trình bảo dưỡng máy nén khí piston được chuẩn hóa thành 3 cấp:

  • Bảo dưỡng hàng ngày: Thực hiện trước và sau mỗi ca (lau chùi, siết ốc, quay núm bầu lọc dầu 3-4 vòng, kiểm tra mức dầu/nước).
  • Bảo dưỡng cấp I: Thực hiện sau mỗi 100 giờ làm việc (rửa bộ lọc, kiểm tra hệ thống đánh lửa/nhiên liệu, độ kín van an toàn, xiết gu-giông nắp máy).
  • Bảo dưỡng cấp II: Thực hiện sau mỗi 400 giờ làm việc, dừng máy 1-2 ngày (tháo đáy cacte tẩy rửa bánh răng/ổ bi bộ giảm tốc, tẩy muội than xy lanh - piston, thay toàn bộ dầu bôi trơn mới).

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Kèm theo giáo trình là “Tài liệu hướng dẫn thực hành máy nén khí” (2017) của Trường Cao đẳng Dầu khí và sách tham khảo chuyên sâu “A Practical Guide to Compressor Technology, 2nd Edition” của tác giả Heinz P. Bloch.

Kết luận

Giáo trình mô đun "Vận hành máy nén" (PETP53154) do Kỹ sư Bùi Đức Sơn chủ biên cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và có tính chuẩn hóa cao về máy nén khí công nghiệp. Với cấu trúc chương trình 75 giờ chú trọng thực nghiệm (58 giờ thực hành), giáo trình dẫn dắt người học qua lộ trình logic từ phân tích cấu tạo cơ khí (piston, ly tâm, trục vít), nắm vững các thông số tỷ số nén, công suất, phương pháp bôi trơn - làm mát, đến thuần thục quy trình vận hành an toàn bình áp lực và kỹ năng sửa chữa, bảo dưỡng chi tiết cơ khí chính xác. Đây là tài liệu phục vụ đắc lực cho công tác đào tạo và tham khảo kỹ thuật trong ngành dầu khí.