以進口VS-KT-P 型凱氏定氮儀為例，詳細分析了儀器各部分的結構和工作原理，介紹了分析儀器維修過程中用國產元器件替代進口元器件的方法，說明在進口分析儀器的維修中，用國產原件代替進口原廠元件來修復儀器，可完全達到原儀器的技術指標和精度。旨在提供一種維修分析儀器特別是進口分析儀器的思路，以節約維修成本，縮短維修時間，延長儀器使用壽命。

　　凱氏定氮法是用于測定有機物中粗蛋白含量的分析方法之一，被廣泛應用，因此凱氏定氮儀各單位國內擁有量很大，且進口產品占相當大的份額。由于分析方法經典，儀器操作簡便，凱氏定氮儀和其它分析儀器相比，雖屬于通（常）用實驗室分析儀器，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 公司生產的S-KT-P 型凱氏自動定氮儀為例，介紹該儀器的結構、工作流程、常見故障現象分析與維修以及用國產原件代替進口元件改造修復的方法。

　　1　凱氏定氮儀的工作原理

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

　　2　自動型凱氏定氮儀的結構

　　自動凱氏定氮儀結構示意圖如圖1 所示。

　　3　凱氏定氮儀的工作流程

　　凱氏定氮儀測定樣品中粗蛋白質含量分為以下

　　3 個步驟：

　　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　儀器添加試劑并設定儀器參數

　　把預先配置好的試劑包括硼酸吸收液、經標定的標準酸、氫氧化鈉溶液和蒸餾水等試劑加入相應的容器中；再輸入分析參數：如蒸餾時間、稀釋水量、加堿量、蒸汽發生器輸出效率、標準酸濃度、標準酸校價、本次測量的樣品個數、樣品重量（毫克/ 微升）、參比值、蛋白質換算系數等參數。

　　3.3　上機蒸餾滴定

　　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，啟動運行程序，程序運行結束后打印機即可自動打印出氮和粗蛋白的百分含量。

　　4　儀器常見故障現象、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、計算機運算電路、打印機電路、開關電路、光源、攪拌機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 等電源負載是電機、電磁閥、泵、光源等大功率負載，使用過程中這些電源電路經常出現問題，影響儀器正常工作。為此，我們解決的辦法是，仔細測算出各輸出電壓負載的功率，選擇市場上現有的相匹配的元器件設計改裝以替代原電源電路，如利用性能穩定的開關電源，花很少的錢，就可以排除過去經常出現的故障，大大提高了儀器工作的可靠性和穩定性，改造后長時間運行這部分故障再未發生過。

　　4.2　堿泵故障

　　故障現象是不能正常加堿。當儀器執行加堿程序時，堿泵出現異常聲音，也不能正常加堿。檢測堿泵工作所需的電壓正常，拆下堿泵，發現由于該儀器使用的泵體的主要材料是橡膠構成的，由于長時間堿的析出和腐蝕，泵體已嚴重老化，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。經市場調研，選用國產泵完全可以代替，采用國產泵，現已使用五年之久，運行狀態良好。

　　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，結構比較復雜。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。由于堿對玻璃有一定的腐蝕，蒸餾頭一般正常使用一段時間就要更換，否則會漏氣而嚴重影響測試結果。由于購買儀器時所帶備件有限，購買原廠生產的配件很昂貴，后因原公司不再生產也很難買到。為解決這個問題，最初與國內比較大的玻璃儀器廠聯系仿制，但都因工藝復雜做工達不到要求。后來經我們自己設計，在滿足其功能的條件下，對原來的結構加以改進，讓玻璃儀器廠按設計圖紙加工，不但滿足了要求，也徹底解決了易耗件備件的問題，還大大節約了維修更換成本。儀器已經使用二十六年，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產件替代

　　5.1　光電池老化引起的故障

　　滴定池是所有自動凱氏定氮儀的核心部件，它直接影響測定結果的準確性，不論哪個廠家的定氮儀，均采用的是光電轉換元件即：利用硼酸吸收液中所加指示劑顏色的變化，再根據不同的顏色對光的吸收不同來確定滴定情況的。利用光電轉換器把光信號轉變為電信號的變化確定滴定終點，確定整個滴定過程中標準酸的消耗量，再換算出這種有機物的含氮量以得到粗蛋白的含量，可見終點的判斷直接會影響最后的分析結果。大多數自動凱氏定氮儀以光敏電阻或光電池作為光電轉換器件。而這部分出現故障大都是儀器購買多年以后才出現的，這時向原廠家購買已很困難了。解決這個問題的方法是：先根據實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參數，設計出利用國產的元件可以替代的電路如圖3 所示，經過調試和測試驗證，可完全達到原儀器的技術指標和精度。經過對儀器性能的測試和校準，完全符合原技術指標。

　　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，長時間工作其發光強度也會降低，影響光電池的靈敏度。由于光源特殊的結構，沒有完全相同國產燈可以替代，為此我們只把電源電路加以改動，選擇外形相似的12V/3W 的光源，便把問題得以解決。

　　5.3　攪拌電機故障

　　同光源一樣，攪拌電機也因長時間運行而發生故障，沒有完全相同的備件可以更換，我們選擇了市場現有的微型調速電機，把調速電路加以改造，并自己加工了一個與原有的攪拌頭相接的連接器，實現了儀器原有的功能。

　　5.4　硼酸液位傳感器的改造

　　加硼酸過程是：當程序給了加硼酸信號以后，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，關斷電磁閥供電電源，停止加硼酸。傳感器壞了以后，也是買不到原型號的傳感器備件，后來只花了2 元錢買了一只單刀開關，用手動的方法加液，雖將自動停止加堿變成手動的方式，但完全滿足了儀器的加液要求，大大延長了儀器的使用壽命。

　　6　結束語

　　我們單位多臺二十多年前引進的分析儀器，如美國貝克曼公司的121MB 型氨基酸自動分析儀、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，經過不同程度的國產元件替代改造，現都在良好的運行，均已超過二十五年以上。至今還在為學校的教學、科研和人才培養發揮著重要作用，不僅保證了教學、科研工作的順利進行，還節約了不少經費，充分發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口分析儀器時用國產原件替代進口備件的思路，供同行參考。