以進(jìn)口VS-KT-P 型凱氏定氮儀為例，詳細(xì)分析了儀器各部分的結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹了分析儀器維修過程中用國(guó)產(chǎn)元器件替代進(jìn)口元器件的方法，說明在進(jìn)口分析儀器的維修中，用國(guó)產(chǎn)原件代替進(jìn)口原廠元件來修復(fù)儀器，可完全達(dá)到原儀器的技術(shù)指標(biāo)和精度。旨在提供一種維修分析儀器特別是進(jìn)口分析儀器的思路，以節(jié)約維修成本，縮短維修時(shí)間，延長(zhǎng)儀器使用壽命。

　　凱氏定氮法是用于測(cè)定有機(jī)物中粗蛋白含量的分析方法之一，被廣泛應(yīng)用，因此凱氏定氮儀各單位國(guó)內(nèi)擁有量很大，且進(jìn)口產(chǎn)品占相當(dāng)大的份額。由于分析方法經(jīng)典，儀器操作簡(jiǎn)便，凱氏定氮儀和其它分析儀器相比，雖屬于通（常）用實(shí)驗(yàn)室分析儀器，其利用率比一般分析儀器要高很多，故障率也高。為了給更多的同行提供維修借鑒，本文以日本MRK 公司生產(chǎn)的S-KT-P 型凱氏自動(dòng)定氮儀為例，介紹該儀器的結(jié)構(gòu)、工作流程、常見故障現(xiàn)象分析與維修以及用國(guó)產(chǎn)原件代替進(jìn)口元件改造修復(fù)的方法。

　　1　凱氏定氮儀的工作原理

　　凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)是基于每一種蛋白質(zhì)都有其恒定的含氮量，通過測(cè)定樣品中氮的含量從而換算出粗蛋白的含量。當(dāng)有機(jī)樣品與濃硫酸在催化劑的作用下加熱時(shí)，樣品中蛋白質(zhì)的氮變成銨鹽，在強(qiáng)堿作用下將氨蒸出，用加有混合指示劑的硼酸吸收液吸收蒸出的氨；以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸或硫酸滴定，恢復(fù)硼酸吸收液吸收氨之前原有的氫離子濃度；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)酸的消耗量，即可算出含氮量，從而換算出粗蛋白含量。而凱氏自動(dòng)定氮儀是自動(dòng)完成蒸餾、吸收、滴定過程的儀器。

　　2　自動(dòng)型凱氏定氮儀的結(jié)構(gòu)

　　自動(dòng)凱氏定氮儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

　　3　凱氏定氮儀的工作流程

　　凱氏定氮儀測(cè)定樣品中粗蛋白質(zhì)含量分為以下

　　3 個(gè)步驟：

　　3.1　樣品的消解

　　把稱好的樣品放入特定的消解管中，加入濃硫酸和適量的催化劑，放在專用的消解爐中，程序升溫消解，待消解好后靜置冷卻。

　　3.2　儀器添加試劑并設(shè)定儀器參數(shù)

　　把預(yù)先配置好的試劑包括硼酸吸收液、經(jīng)標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)酸、氫氧化鈉溶液和蒸餾水等試劑加入相應(yīng)的容器中；再輸入分析參數(shù)：如蒸餾時(shí)間、稀釋水量、加堿量、蒸汽發(fā)生器輸出效率、標(biāo)準(zhǔn)酸濃度、標(biāo)準(zhǔn)酸校價(jià)、本次測(cè)量的樣品個(gè)數(shù)、樣品重量（毫克/ 微升）、參比值、蛋白質(zhì)換算系數(shù)等參數(shù)。

　　3.3　上機(jī)蒸餾滴定

　　把消解好的樣品管（蒸餾管）依次密閉的裝在儀器的蒸餾頭上，啟動(dòng)運(yùn)行程序，程序運(yùn)行結(jié)束后打印機(jī)即可自動(dòng)打印出氮和粗蛋白的百分含量。

　　4　儀器常見故障現(xiàn)象、分析與維修

　　4.1　直流電源電路故障

　　該儀器電源電路包括：輸入輸出功率電路、控制電路、計(jì)算機(jī)運(yùn)算電路、打印機(jī)電路、開關(guān)電路、光源、攪拌機(jī)等部分電路的直流供電電源，電壓輸出分別有±15V、±5V、±12V、8V、4.5V、24V 等多種電壓，并且這些電路均是分立器件制作而成的，加之8V、4.5V、24V 等電源負(fù)載是電機(jī)、電磁閥、泵、光源等大功率負(fù)載，使用過程中這些電源電路經(jīng)常出現(xiàn)問題，影響儀器正常工作。為此，我們解決的辦法是，仔細(xì)測(cè)算出各輸出電壓負(fù)載的功率，選擇市場(chǎng)上現(xiàn)有的相匹配的元器件設(shè)計(jì)改裝以替代原電源電路，如利用性能穩(wěn)定的開關(guān)電源，花很少的錢，就可以排除過去經(jīng)常出現(xiàn)的故障，大大提高了儀器工作的可靠性和穩(wěn)定性，改造后長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行這部分故障再未發(fā)生過。

　　4.2　堿泵故障

　　故障現(xiàn)象是不能正常加堿。當(dāng)儀器執(zhí)行加堿程序時(shí)，堿泵出現(xiàn)異常聲音，也不能正常加堿。檢測(cè)堿泵工作所需的電壓正常，拆下堿泵，發(fā)現(xiàn)由于該儀器使用的泵體的主要材料是橡膠構(gòu)成的，由于長(zhǎng)時(shí)間堿的析出和腐蝕，泵體已嚴(yán)重老化，橡膠已沒有彈性，造成了異響和泵不出堿的故障。究其原因，主要是堿的腐蝕性太強(qiáng)。經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研，選用國(guó)產(chǎn)泵完全可以代替，采用國(guó)產(chǎn)泵，現(xiàn)已使用五年之久，運(yùn)行狀態(tài)良好。

　　4.3　蒸餾頭故障

　　蒸餾頭是蒸餾部分的主要部件，用玻璃制成，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。其作用一方面是通過它給蒸餾管加入堿加水，另一方面是把蒸餾的銨氣與液體分離，并把氨氣無損的送入硼酸吸收液，因此要求它和蒸餾管之間既要有很好的密封性，還要耐高溫和耐腐蝕性。由于堿對(duì)玻璃有一定的腐蝕，蒸餾頭一般正常使用一段時(shí)間就要更換，否則會(huì)漏氣而嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果。由于購買儀器時(shí)所帶備件有限，購買原廠生產(chǎn)的配件很昂貴，后因原公司不再生產(chǎn)也很難買到。為解決這個(gè)問題，最初與國(guó)內(nèi)比較大的玻璃儀器廠聯(lián)系仿制，但都因工藝復(fù)雜做工達(dá)不到要求。后來經(jīng)我們自己設(shè)計(jì)，在滿足其功能的條件下，對(duì)原來的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，讓玻璃儀器廠按設(shè)計(jì)圖紙加工，不但滿足了要求，也徹底解決了易耗件備件的問題，還大大節(jié)約了維修更換成本。儀器已經(jīng)使用二十六年，沒有因此備件而影響儀器的正常使用。

　　5　滴定池部分的維修與國(guó)產(chǎn)件替代

　　5.1　光電池老化引起的故障

　　滴定池是所有自動(dòng)凱氏定氮儀的核心部件，它直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，不論哪個(gè)廠家的定氮儀，均采用的是光電轉(zhuǎn)換元件即：利用硼酸吸收液中所加指示劑顏色的變化，再根據(jù)不同的顏色對(duì)光的吸收不同來確定滴定情況的。利用光電轉(zhuǎn)換器把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化確定滴定終點(diǎn)，確定整個(gè)滴定過程中標(biāo)準(zhǔn)酸的消耗量，再換算出這種有機(jī)物的含氮量以得到粗蛋白的含量，可見終點(diǎn)的判斷直接會(huì)影響最后的分析結(jié)果。大多數(shù)自動(dòng)凱氏定氮儀以光敏電阻或光電池作為光電轉(zhuǎn)換器件。而這部分出現(xiàn)故障大都是儀器購買多年以后才出現(xiàn)的，這時(shí)向原廠家購買已很困難了。解決這個(gè)問題的方法是：先根據(jù)實(shí)物繪制出這部分電路原理圖如圖2 所示，分析電路的原理和技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)出利用國(guó)產(chǎn)的元件可以替代的電路如圖3 所示，經(jīng)過調(diào)試和測(cè)試驗(yàn)證，可完全達(dá)到原儀器的技術(shù)指標(biāo)和精度。經(jīng)過對(duì)儀器性能的測(cè)試和校準(zhǔn)，完全符合原技術(shù)指標(biāo)。

　　5.2　光源老化

　　滴定池中光電池接收的光線是由一只5V/3W的白熾燈提供的，長(zhǎng)時(shí)間工作其發(fā)光強(qiáng)度也會(huì)降低，影響光電池的靈敏度。由于光源特殊的結(jié)構(gòu)，沒有完全相同國(guó)產(chǎn)燈可以替代，為此我們只把電源電路加以改動(dòng)，選擇外形相似的12V/3W 的光源，便把問題得以解決。

　　5.3　攪拌電機(jī)故障

　　同光源一樣，攪拌電機(jī)也因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而發(fā)生故障，沒有完全相同的備件可以更換，我們選擇了市場(chǎng)現(xiàn)有的微型調(diào)速電機(jī)，把調(diào)速電路加以改造，并自己加工了一個(gè)與原有的攪拌頭相接的連接器，實(shí)現(xiàn)了儀器原有的功能。

　　5.4　硼酸液位傳感器的改造

　　加硼酸過程是：當(dāng)程序給了加硼酸信號(hào)以后，只是讓給加硼酸吸收液的電磁閥加電打開即可，硼酸液位傳感器感知一定量（約25mL）時(shí)，關(guān)斷電磁閥供電電源，停止加硼酸。傳感器壞了以后，也是買不到原型號(hào)的傳感器備件，后來只花了2 元錢買了一只單刀開關(guān)，用手動(dòng)的方法加液，雖將自動(dòng)停止加堿變成手動(dòng)的方式，但完全滿足了儀器的加液要求，大大延長(zhǎng)了儀器的使用壽命。

　　6　結(jié)束語

　　我們單位多臺(tái)二十多年前引進(jìn)的分析儀器，如美國(guó)貝克曼公司的121MB 型氨基酸自動(dòng)分析儀、Waters 公司的高效液相色譜儀、日立公司的663 型氣相色譜儀、日立S-450 型掃描電子顯微鏡等大型分析儀器在維修過程中，經(jīng)過不同程度的國(guó)產(chǎn)元件替代改造，現(xiàn)都在良好的運(yùn)行，均已超過二十五年以上。至今還在為學(xué)校的教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用，不僅保證了教學(xué)、科研工作的順利進(jìn)行，還節(jié)約了不少經(jīng)費(fèi)，充分發(fā)揮了分析儀器的功能。列舉上述儀器的故障和解決辦法，旨在提供一種維修分進(jìn)口分析儀器時(shí)用國(guó)產(chǎn)原件替代進(jìn)口備件的思路，供同行參考。