Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Vận hành máy nén (Mã mô đun: PETP53154) được biên soạn bởi Trường Cao đẳng Dầu khí thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, ban hành kèm theo Quyết định số 210/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022, do Kỹ sư Bùi Đức Sơn làm chủ biên. Tài liệu được thiết kế theo khung chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí và Vận hành thiết bị chế biến dầu khí do Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội ban hành.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo chuyên môn ngành (gồm 32 tín chỉ chuyên môn với 870 giờ), mô đun có thời lượng 3 tín chỉ (tổng cộng 75 giờ, gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ thi/kiểm tra). Về vị trí đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau mô đun Vận hành van (PETP53151) và là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận mô đun Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETP54155).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ qua 3 nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1): Trình bày chính xác định nghĩa, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành và bảo dưỡng các chủng loại máy nén khí thông dụng (piston, trục vít, ly tâm).
  • Kỹ năng (B1, B2): Thực hiện đúng quy trình vận hành máy nén; có khả năng phát hiện, phân tích nguyên nhân và xử lý lỗi kỹ thuật phát sinh trong quá trình thiết bị vận hành.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ tuyệt đối quy định về an toàn kỹ thuật, an toàn bình chịu áp lực, an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC) và nội quy xưởng thực hành.

Giáo trình tiếp cận theo mô hình kết hợp lý thuyết cơ sở với thực hành thao tác trực tiếp trên mô hình máy nén công nghiệp (thời lượng thực hành chiếm 77,3%), giúp người học hình thành năng lực làm việc trong môi trường khai thác và chế biến dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH VẬN HÀNH MÁY NÉN
                                   (PETP53154)
   BÀI 1 & BÀI 2                  BÀI 3 & BÀI 4                      BÀI 5

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 5 bài học được sắp xếp theo trình tự tăng dần về độ phức tạp công nghệ:

  • Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston (6 giờ lý thuyết): Cung cấp định nghĩa máy nén khí ($P \ge 3\text{ at}$); hệ thống phân loại theo nguyên lý làm việc (biến đổi động năng và giảm thể tích), theo cấp áp suất (thấp $3-10\text{ at}$, trung bình $10-100\text{ at}$, cao $100-1000\text{ at}$, siêu cao $>1000\text{ at}$), theo nguồn dẫn động (động cơ điện, động cơ đốt trong, tuabin) và theo năng suất ($0,04-10\text{ m}^3/\text{phút}$, $10-100\text{ m}^3/\text{phút}$, $>100\text{ m}^3/\text{phút}$). Nội dung đi sâu vào cấu tạo chi tiết: cụm van hút/xả (van đĩa, van đặt bakelit), ống lót xylanh, xécmăng (gang, đồng, teflon, carbon), vòng chèn kim loại cặp B-T, hệ thống bôi trơn (vung tóe, cổ biên, cưỡng bức), hệ thống làm mát (cánh tản nhiệt, nước, chất làm mát glycol), và nguyên lý máy nén tác dụng đơn/tác dụng kép.
  • Bài 2: Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy nén khí piston (1 giờ lý thuyết): Quy định các bước chuẩn bị khởi động (chạy không tải đến khi nhiệt độ nước làm mát $>50^\circ\text{C}$, áp suất bình chứa đạt $5-6\text{ kg/cm}^2$ mới mở van cấp); tiêu chuẩn dầu bôi trơn xylanh 12(M), 19(T) và dầu bôi trơn cơ cấu truyền động 45, 50; quy chuẩn an toàn bình chịu áp lực; quy định khoảng cách an toàn $5-10\text{ m}$; chế độ bảo dưỡng hàng ngày, cấp I (sau 100 giờ) và cấp II (sau 400 giờ).
  • Bài 3: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nén ly tâm (3 giờ lý thuyết): Khảo sát cấu tạo vỏ máy tháo ngang/tháo dọc; các loại bánh công tác (hở, nửa hở, kín); màng ngăn (diaphragm); cánh dẫn hướng (guide vane); các giải pháp làm kín trục gồm vòng làm kín khuất khúc (Labyrinth seal), vòng đệm kín giới hạn, đệm màng lỏng; cơ cấu ngăn cân bằng lực dọc trục; phương thức ghép nối tiếp và song song.
  • Bài 4: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít (5 giờ: 4 giờ lý thuyết, 1 giờ kiểm tra): Phân loại máy nén trục vít; cấu tạo cặp trục vít đực - cái; nguyên lý ăn khớp tạo khoang nén khí; quy trình vận hành và các bước dừng máy khẩn cấp của máy nén động năng/thể tích.
  • Bài 5: Vận hành và bảo dưỡng máy nén khí (60 giờ: 58 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra): Thao tác vận hành máy nén trên mô hình xưởng; quy trình tháo lắp, kiểm tra độ mòn, độ ôvan và nắn độ cong trục khuỷu; kiểm tra khe hở dầu con trượt; quy trình sửa chữa phục hồi máy nén 1 cấp, 2 cấp và dòng máy nén công nghiệp nhiều cấp kiểu 4BY-5/9; kiểm tra và hiệu chỉnh áp lực van an toàn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở nhiệt động lực học và biến đổi năng lượng: Thiết lập mối quan hệ giữa tỷ số nén $R = P_2/P_1$, công suất tiêu hao $N$, năng lượng $L$, hiệu suất thể tích $\eta_v$, hiệu suất cơ học $\eta_m$ và mật độ phân tử khí $\rho$.
  • Nguyên lý ma sát học và cơ chế làm kín: Cơ chế tạo màng dầu bôi trơn thủy động; cấu tạo khe hở giãn nở nhiệt của xécmăng; giải pháp làm kín trục bằng cấu trúc răng khuất khúc (Labyrinth) có đường dẫn khí trơ đối áp ngăn ngừa rò rỉ khí độc hại như $\text{H}_2\text{S}$.
  • Quy phạm an toàn kỹ thuật áp lực: Các nguyên tắc pháp lệnh về kiểm định, vận hành bình chịu áp lực theo quy định của Nhà nước, đánh giá mức độ nguy hiểm của năng lượng nổ nén khí ($70\text{ kg/cm}^2$ tương đương động năng dịch chuyển vật tải 38 tấn đi 1 mét).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thực hiện đúng trình tự đóng/mở van công nghệ, khởi động động cơ kéo, kiểm soát nhiệt độ nước làm mát, áp suất dầu bôi trơn và điều chỉnh áp lực van an toàn.
  • Kỹ năng chẩn đoán và phân tích (Analytical skills): Nhận diện bất thường qua âm thanh gõ cơ khí, màu khói xả động cơ, sự thay đổi nhiệt độ đường ống xả khí rò rỉ từ nắp hộp vòng chèn; đo đạc và tính toán độ sai lệch hình học (độ côn, độ ôvan) của cổ trục khuỷu.
  • Kỹ năng thực hành thao tác (Practical competencies): Sử dụng dụng cụ chuyên dụng để tháo lắp các chi tiết máy nén piston (tay biên, piston, nắp máy, cụm van); thực hiện súc rửa hệ thống làm mát, thay lõi lọc dầu nhờn và tiến hành bảo dưỡng định kỳ các cấp.

Phương pháp giảng dạy và học tập

                               PHƯƠNG PHÁP ĐÀO TẠO
   GIẢNG DẠY LÝ THUYẾT             THẢO LUẬN NHÓM                 THỰC HÀNH TẠI XƯỞNG

Phương pháp sư phạm và tổ chức lớp học

Giáo trình định hướng áp dụng phương pháp dạy học tích cực. Đối với giảng viên, quy trình giảng dạy bao gồm thuyết trình ngắn kết hợp hình ảnh trực quan (danh mục 40 hình vẽ kỹ thuật về mặt cắt vỏ máy, cơ cấu van, sơ đồ đệm màng lỏng), đặt câu hỏi vấn đáp và giao bài tập tình huống kỹ thuật.

Về phía người học, hoạt động học tập kết hợp giữa làm việc độc lập và làm việc nhóm. Lớp học được chia thành các nhóm nhỏ từ 8 đến 10 học viên. Nhóm trưởng phân công từng thành viên nghiên cứu các nội dung kỹ thuật chuyên biệt (như cơ chế bôi trơn vung tóe, nguyên lý hoạt động của màng ngăn, cấu tạo đĩa cân bằng), sau đó thảo luận, thống nhất và lập báo cáo kỹ thuật chung.

Thực hành và giải quyết tình huống kỹ thuật

Thời lượng thực hành chiếm phần lớn mô đun (58 giờ thực hành tại Bài 5). Người học trực tiếp tiếp cận mô hình máy nén khí piston và ly tâm, thực hành các bài tập định lượng:

  • Kiểm tra độ cong và nắn trục khuỷu trên đồ gá.
  • Đo độ mòn xécmăng, kiểm tra khe hở dầu của bạc lót và con trượt.
  • Thực hiện các bước dừng máy khẩn cấp khi xảy ra các tình huống: áp suất dầu hạ thấp dưới mức cho phép, nhiệt độ khí nén vượt giới hạn, hệ thống làm mát bị tắc hoặc phát hiện tiếng gõ lạ trong thân máy.
                      HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁ MÔ ĐUN PETP53154

Phương pháp kiểm tra, đánh giá

Hệ thống đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

  • Điểm đánh giá thường xuyên (Hệ số 1): Hình thức hỏi miệng hoặc tự luận sau 6 giờ học đầu tiên, đánh giá kiến thức cơ sở (chuẩn A1, C1).
  • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Kết hợp kiểm tra viết và thao tác thực hành sau 60 giờ đào tạo, đánh giá toàn diện kiến thức, kỹ năng vận hành và an toàn (chuẩn A1, B1, B2, C1).
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60% tổng điểm mô đun): Tổ chức sau 75 giờ với hai phần thi lý thuyết và thực hành thao tác trên thiết bị. Điểm số tính theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm chữ (A, B, C, D, F) cùng thang điểm 4.

Yêu cầu tự học

Người học bắt buộc phải đọc trước tài liệu trước khi lên lớp; tham gia tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết và 100% thời lượng thực hành xưởng. Trường hợp vắng quá 30% lý thuyết hoặc vắng bất kỳ buổi thực hành nào, người học không đủ điều kiện dự thi và phải đăng ký học lại mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính kế thừa và chuẩn hóa chương trình: Giáo trình năm 2022 được cập nhật và hoàn thiện trên cơ sở 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, chuẩn hóa hệ thống mục tiêu theo danh mục năng lực nghề nghiệp hiện hành.
  • Tiếp cận tài liệu chuyên khảo quốc tế: Các nội dung chuyên sâu về công nghệ máy nén ly tâm, cơ chế làm kín đệm màng lỏng, hệ thống làm mát trung gian và cơ cấu đĩa cân bằng lực dọc trục được biên soạn có đối chiếu với tài liệu quốc tế A Practical Guide to Compressor Technology (2nd Edition) của tác giả Heinz P. Bloch.
  • Bám sát thiết bị công nghiệp thực tế: Đưa vào quy trình công nghệ bảo dưỡng cụ thể cho các dòng máy nén nhiều cấp công nghiệp như dòng 4BY-5/9; hướng dẫn sử dụng các vật liệu chịu mài mòn và không dầu như xécmăng teflon trong môi trường nén khí có độ tinh khiết cao.
  • Gắn chặt với quy chuẩn an toàn áp lực: Cập nhật các nội dung pháp lệnh về an toàn lao động trong môi trường dầu khí, quy định cụ thể vị trí khoảng cách an toàn ($5-10\text{ m}$), giới hạn nhiệt độ tự bốc cháy của dầu bôi trơn trong xylanh khí nén ở nhiệt độ cao ($200^\circ\text{C}$).

Đối tượng sử dụng giáo trình

                      ĐỐI TƯỢNG VÀ ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG
  • Học sinh, sinh viên: Áp dụng cho hệ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các ngành/nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí, Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, và Vận hành thiết bị dầu khí biển.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần tích lũy các môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên môn trong chương trình khung gồm:
    • Vẽ kỹ thuật (MECM52003)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ELEO53012)
    • Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111)
    • An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001)
    • Vận hành van (PETP53151)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính thức, định hướng phương pháp biên soạn bài giảng tích hợp lý thuyết - thực hành, xây dựng bảng kiểm kỹ năng (checklist) đánh giá thao tác nghề tại xưởng.
  • Kỹ thuật viên tại doanh nghiệp: Làm tài liệu tham khảo kỹ thuật trong công tác đào tạo nội bộ, tra cứu quy chuẩn bảo dưỡng định kỳ và quy trình xử lý sự cố thiết bị máy nén tại các trạm thu gom khí, nhà máy lọc dầu, nhà máy xử lý khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Tài liệu được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên hệ trung cấp và cao đẳng nghề vận hành thiết bị khai thác và chế biến dầu khí, đồng thời phù hợp làm tài liệu bồi dưỡng tay nghề cho công nhân vận hành trạm khí nén công nghiệp.

2. Người học cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức về an toàn vệ sinh lao động, nguyên lý đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, mạch điện kỹ thuật cơ bản và quy trình đóng/mở, kiểm tra các loại van công nghiệp đã được học trong mô đun Vận hành van (PETP53151).

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết máy nén thông thường?

Giáo trình có tỷ trọng thực hành lớn (58/75 giờ), tập trung chi tiết vào các quy trình thao tác thực tế: đo đạc nắn thẳng trục khuỷu, kiểm tra độ mòn bạc lót, quy định kỹ thuật về chủng loại dầu bôi trơn chuyên dụng (12(M), 19(T), dầu 45, 50) và các cấp bảo dưỡng định lượng theo giờ chạy máy (100 giờ và 400 giờ).

4. Phương pháp nào giúp người học tự học và hoàn thành tốt mô đun?

Người học cần đọc trước nội dung từng bài học, nghiên cứu kỹ sơ đồ mặt cắt cấu tạo các cụm van và vòng chèn; tham gia thảo luận nhóm từ 8-10 người; tuân thủ nghiêm ngặt 100% thời lượng thao tác trên mô hình thực hành và ghi chép nhật ký vận hành theo đúng quy định.

5. Có những tài liệu bổ trợ nào đi kèm với giáo trình?

Giáo trình bao gồm hệ thống danh mục 40 hình vẽ mặt cắt kỹ thuật, bảng biểu quy trình sửa chữa cổ trục khuỷu, các câu hỏi/tình huống thảo luận cuối mỗi bài học, và tham chiếu trực tiếp đến Tài liệu hướng dẫn thực hành máy nén khí (2017) cùng sách chuyên khảo A Practical Guide to Compressor Technology của Heinz P. Bloch.

Kết luận

Giáo trình Vận hành máy nén (PETP53154) cung cấp đầy đủ dữ liệu kỹ thuật từ cấu tạo cơ khí, nguyên lý nhiệt động đến quy trình thao tác vận hành, bảo dưỡng định kỳ và xử lý sự cố cho các dòng máy nén piston, trục vít và ly tâm.

Về lộ trình học tập, sau khi hoàn thành mô đun này, người học có đủ điều kiện kiến thức và kỹ năng thực hành để chuyển tiếp sang các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo gồm:

  1. Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETP54155)
  2. Hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí (PETP53157)
  3. Vận hành hệ thống khai thác dầu khí trên mô hình (PETP55159)
  4. Thực tập sản xuất tại các doanh nghiệp dầu khí (PETP54261)

Để mở rộng kiến thức, người học có thể kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn an toàn bình chịu áp lực quốc gia và các tài liệu chuyên khảo về thiết bị cơ khí dầu khí tại thư viện Trường Cao đẳng Dầu khí.