【第二届网络原创作品大赛】Agilent 1100/1200的简单维护与维修

二、压力不稳与泵的维护
1.泵与单向阀
泵主要包括柱塞杆与密封垫圈和入口与出口单向阀两部分，其中单向阀出现问题的几率最高，解决起来也比较棘手。
单向阀是实现泵体功能的关键部件，平时出问题最多，使用维护起来也格外需要注意。单向阀由阀体、阀座和红宝石球组成，在压力的作用下宝石球离开阀座，流动相流过单向阀，反之，在反向力的作用下宝石球回到阀座上，此时流动相不能流过。显然宝石球与阀座之间的配合必须非常适合才能防止流动相的泄漏。为了保证单向阀不发生泄漏，1100/1200的出口单向阀中安装了两套宝石球和阀座，而入口单向阀为了降低成本和节省维护费用，采用了可置换式的卡套式单元件，配备一个阀芯，阀芯是将宝石球用一个合适的弹簧压在阀座上，用电磁阀通过程序主动控制宝石球的位置，进而控制入口单向阀的开闭。
Agilent 1100/1200泵的结构都一样，每个泵里有两个柱塞杆，一个入口主动电磁阀，一个出口单向阀。柱塞杆在泵头内做前后的往复运动，完成将流动相吸入泵头然后再输出的过程，柱塞杆的典型材料是蓝宝石，泵头内的密封圈是可以防止流动相从柱塞杆的周围流走。
当泵启动时，入口电磁阀由程序控制主动打开，由于柱塞杆的运动而在泵腔内形成负压，泵头外的压力显然高于泵头内，在这两种压差下出口单向阀的宝石球落回到阀座上，出口单向阀闭合，向后移动的柱塞杆将溶剂抽入第一个泵头，与此同时第二个柱塞杆向前移动，往系统里传送溶剂。柱塞杆的冲程由流速确定，移动到冲程的下限后，电机方向倒转，同时入口电磁阀由程序控制主动关闭，柱塞杆的运动使泵头内的压力增加，超过了泵头外的色谱柱的反压时，出口单向阀打开，并使第一个柱塞杆向前移动一直到冲程设定的上限，同时第二个柱塞杆向后移动，这样两个柱塞杆按顺序在两个极限点之间进行循环。在第一个柱塞杆向前移动时，泵头里的溶剂通过出口球阀压入第二个腔体中，第二个柱塞杆吸入第一个泵单元送来溶剂的一半，另外一半直接进入色谱系统，当第一个柱塞杆吸取溶剂时，第二个柱塞杆就把吸入的溶剂打到色谱系统里，这样通过两个泵的串联来降低流动相输送系统的脉冲。
关于泵与单向阀的结构，详细内容可以参考我之前的另一个帖子：
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090707/1993135/
2.压力不稳
系统压力是监测仪器工作状态的一项重要参数，而压力不稳是很多使用者遇到的非常头痛的问题，系统压力不稳与保留时间不稳定、样品重复性差有直接的关系。系统压力产生于泵，从泵到色谱柱以前基本上都可以看作是管路，压力下降很小，系统压力下降主要在色谱柱前后，而压力波动和压力不稳的问题几乎都是泵的问题。Agilent仪器做的比较好的一点是提供在线的和离线的压力曲线数据供用户参考，仪器系统的很多故障都能从压力曲线上体现出来，一般出现问题时，我总是先查看压力曲线。
一般工作正常的系统至少应该能够保证：样品保留时间重复性好、等度洗脱时基线平稳、等度洗脱时压力波动小于系统压力的2％、梯度洗脱时基线变化缓慢平稳、梯度洗脱时压力曲线、平缓的阶段压力波动小于系统压力的2％，实际上两三年内的仪器压力波动都在1bar左右，好一点的只有0.5bar多一点。当仪器运行样品出现保留时间不稳定、没有重复性，基线很差、与空白不能重合的问题时，压力曲线通常表现为压力偏低、波动变大和压力曲线上有倒峰，严重的可能会完全失压，原因可能是管路里有气泡、柱塞杆密封垫圈漏液、单向阀漏液。
管路里有气泡，气泡进入泵以后可能会停留在泵腔内，泵吸液时泵腔内压力变小，气泡体积膨胀，导致实际吸入液体比预定的要少，泵排液时泵腔内压力变大，气泡体积变小，导致实际排出液体体积比预定的也少，这样泵的实际流量比预定的要小，而且系统压力变化也不稳定，波动变大，气泡大时可能导致泵不能吸液。解决问题的方法是流动相超声或者使用在线真空脱气，开泵以后先大流速排空一段时间把气泡排出以后再工作。
柱塞杆密封垫圈漏液一般由密封垫圈老化或者磨损引起，平时注意打开seal wash清洗，及时更换清洗液，保证定期更换密封垫圈就可以。
1）单向阀漏液
这里所讲的单向阀漏压主要是指单向阀闭合不严，液体在管路系统内渗漏。
单向阀漏液的问题最常见，也比较复杂，还要从单向阀的结构来说起。单向阀实现功能的最主要结构是宝石球与阀座，入口阀和出口阀都一样，通常单向阀漏液都是因为宝石球与阀座的配合出现问题，不能关闭，严重时阀座被压裂，而宝石球非常坚硬，很少出问题。
单向阀上的阀座是中间有一个小孔的圆柱体，宝石球落在小孔上时关闭单向阀，离开小孔时打开单向阀，但是如果宝石球落到阀座上时，宝石球与阀座的接触位置上有固体颗粒，会使阀座上的小孔不能完全闭合，在泵吸液时，出口单向阀不能完全闭合会导致泵头后的液体被吸回泵里，在泵排液时，入口单向阀不能完全闭合会导致泵头里应该排到泵后的液体被压回泵前。一般少量的固体小颗粒导致的单向阀漏液出现的比较随机，此时基线波动较小，但是压力曲线会有少量倒峰，但是整体波动与正常接近；有时候固体小颗粒会一直粘附在阀座和宝石球上，或者固体小颗粒较多时，会导致单向阀的持续漏液，此时基线波动较大，压力曲线也波动非常大，并且会有连续的倒峰出现，严重时仪器不能正常运行。泵里的固体小颗粒有两个来源，即柱塞干密封垫圈的磨损和流动相引入。柱塞杆密封垫圈应该是耐磨的橡胶或者塑料材质，但是柱塞杆频繁的抽拉仍然会导致其磨损，尤其是流动相中有盐或者其它机械杂质时，结晶析出的盐颗粒或者机械杂质附着在柱塞杆上，更加剧了垫圈的磨损。磨损的密封垫圈碎屑绝大部分都很小，随着流动相被排出泵腔，吸附在排空阀里的过滤白头上面，有少量较大的碎屑颗粒可能会吸附在出口或者入口单向阀内的宝石球和阀座上，导致单向阀漏液。流动相引入的杂质颗粒比较常见，可能是没有完全溶解的盐或者水中的机械杂质，硬度较大的水添加磷酸以后也可能会有小颗粒的不溶物生成，长期置放的水会滋生微生物，这些都会导致单向阀漏液，所以没有把握的流动相使用前一定要过滤，至少要用0.45um的膜。另外大浓度的缓冲盐使用时要注意，盐的浓度过高，与有机流动相在四元比例阀后混合时，会由于溶解度下降而析出，尤其是在梯度运行到小比例水溶液与大比例有机溶剂混合时，这种问题更容易产生。
单向阀阀座一般都是硬塑料材质，套管据说是陶瓷材质，阀座与套管表面非常平整，从而保证两者的密切接触，防止接触面漏液，陶瓷套管一般都没有问题，非常紧硬。入口主动阀的阀芯在装到泵上以后要受到一定压力，如果螺丝拧的太紧，很容易将阀座压裂，或者在系统压力非常大时，也有可能将其压裂。阀座裂开以后，宝石球落下去时流动相仍能从阀座上的裂缝通过，此时的单向阀漏液，系统的基线波动偏大，压力曲线波动可能由原来的1bar左右变为10bar甚至更大。在这里压力曲线波动是指截取一段比较平缓的压力曲线，放大以后观察，相邻的波峰与波谷之间的差值。



上图是最近一台1200运行序列时的压力曲线图，四针样品的保留时间重复性非常差，调出压力曲线来发现，四针的压力曲线完全不能重合，压力曲线变化不够平缓，曲线上很多地方有或大或小的倒峰，但是压力曲线上的波动不是很大，所以可以判断是单向阀内有机械杂质，导致单向阀漏液，之前此仪器用过缓冲盐做流动相，应该是盐结晶析出或者流动相没有抽滤，采用纯水打开排空阀清洗一个小时，问题解决了。下图也是同样的问题，同样的解决方法。



阀座被压裂的情况比较少见，阀座裂开以后压力曲线波动变大，压力偏低，但是压力曲线非常有规律，不会有倒峰。下图是一台入口主动电磁阀阀芯阀座严重裂开的1200的压力曲线图，压力波动8～9bar，基线也变成波浪线。



下图中压力曲线波动不是很大，只有2～3bar，但是拆开阀芯以后发现阀座也被压裂了。


下面是换完新阀芯以后的压力曲线图，基线平滑，压力曲线也平滑，波动很小，只有不到1bar。

2）入口主动阀和出口单向阀漏液
从入口主动电磁阀的底部看，中间有一个带火漆的内六角螺钉，这个螺钉是出厂前校定好的，改变螺钉的位置会导致阀体内磁芯冲程的改变，进而改变泵的实际流速，或者导致磁芯上密封膜片被击穿或阀芯损坏。阀底四角有四个内六角螺钉，拆掉四个螺钉，取下阀体，阀体内是一个空腔，里边有一个磁芯压在空腔内的弹簧上，磁芯另一端有一段柱状突起，正好可以插到正方形塑料片中间的圆孔上，圆孔中间有一个黑色的垫片，取下正方形的黑色塑料板，黑色垫片下压着一个圆形的透明膜片，这个透明膜片起密封作用，膜片下是一个顶针插在孔里，顶针一直伸到电磁阀状阀芯的凹孔内。入口主动阀在使用三五年或者更长时间以后，电磁体内起密封作用的透明膜片会老化，产生微小的裂缝，泵工作时流动相在压力作用下渗漏到电磁阀体内，弄湿磁芯并伴随磁芯的往复运动分散到阀体内部，导致阀体内部的缓慢锈蚀，但是不会流到检测漏液的感应器上，不会导致仪器所有灯变红，发现问题以后就要更换这个透明的膜片，或者是更换整个电磁阀体，Agilent是作为整个配件来处理的，不提供单个的透明膜片，想省钱就要自己去淘一个类似材质和厚度的塑料膜。
出口单向阀一般都是螺纹套管结构，单向阀出厂前已经组装好，但是在拆装单向阀上边的管路时，上边的螺丝拧的太紧可能会导致螺钉连接的出口单向阀的阀体套管部分连带在一起转动，被拧紧的出口单向阀内的阀座受到挤压，很容易就裂开。出口单向阀阀体上有一个黑色或者白色的塑料套圈，取下套圈就能发现侧面的小孔，阀座裂开的出口单向阀加压时液体会直接从阀体侧面的小孔上漏出，被泵检测漏液的传感器检测到，导致所有灯都变红。一般人不注意可能会以为出口单向阀上方管路的螺丝未拧紧导致漏夜，再去用力拧紧这个螺丝，其结果适得其反，一般出口单向阀两个阀座可能断裂一个，用力再拧紧反而会让两个一起裂开。所以好的出口单向阀尽量不要拿来研究，拆开的单向阀装回去时不要拧太紧，不漏液就好，阀上的管路连接时也要注意，螺丝不能太紧。

3.四元比例阀
四元比例阀从结构上看相当于四个入口主动电磁阀拼合在一起，每个通路上的电磁阀体部分与入口主动电磁阀的阀体完全一样。所以四元比例阀使用时间长了以后也会有电磁阀体内起密封作用的透明塑料膜片老化导致的漏液问题，这个也是很难被发现的。
四元比例阀的问题主要就是漏液，在仪器运行时，如果发现样品保留时间不稳定，在泵上找不到问题，压力曲线又比较正常时，很有可能就是四元比例阀漏夜了。判断比例阀漏液的方法是：将四个通道里充满流动相，单独开一个通道排空，其它三个通道的吸滤头提出液面，看这三个通道的吸滤头里是否有细小的气泡，或者将管路里吸入一小段气泡，观察未排空的通道管路里的气泡是否在移动，做完一个通道的测试再换一个通道。如果发现未排空通道的吸滤头里有气泡或者管路里的气泡在移动，则说明四元比例阀的这个通道漏液了。
四元比例阀价格比较高，大家拆开的也最少，但是其漏液原因也不外乎宝石球与阀座之间的配合出现问题，这个我觉得还是属于仪器设计上的缺陷。对于出现漏夜问题的四元比例阀，只需要更换弹簧就能解决问题，但是Agilent不提供四元比例阀的弹簧配件，自己又比较难配，我们的方法就是把有问题的弹簧倒过来用。仪器使用完以后要及时将通道里的酸碱或盐清洗干净，长期不用的通道不要用水浸泡，最好保存在有机溶剂里，尽量减少弹簧受到的腐蚀，还可以将几个通道轮换使用。
关于四元比例阀的结构与问题及解决方案，详细内容可以参考我之前的另两个帖子：
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090707/1993135/
http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20090615/1952921/

4.泵的维护
泵的维护总的来说比较简单，平时多注意一点就好，主要问题还在流动相。注意使用色谱纯的有机溶剂做流动相，水最好用超纯水，配制缓冲盐溶液做流动相一定要过滤，纯水做流动相保质期最好不要超过一个星期，缓冲盐不能超过三天，最好是每天现用现配。用完缓冲盐溶液以后的泵要及时用纯水清洗，仪器的系统定期用异丙醇做清洗。装有seal wash的泵运行时一定要打开，seal wash的清洗液要及时更换。排空阀上的过滤白头在排空压力超过10的时候要及时更换。柱塞杆密封垫圈也要定期更换。压力出现异常时可以清洗系统或者取下入口主动阀阀芯和出口单向阀做超声清洗。

三、自动进样器
现在买的仪器很多都配备自动进样器，一般情况下自动进样器很少出问题，但是一旦出现问题就非常麻烦，很难解决，灰尘是自动进样器最大的威胁，常见的问题包括零件磨损和由灰尘引起的机械故障，100ul定量环折断也是一个常见的问题，前面我已经讲过可以把它盘成弹簧状来避免。
1.零件磨损
自动进样器的零件磨损包括针头、针座、爪套、计量泵和六通阀转子的磨损。可能很多人对针座的磨损都有了解和体会，针座与针结合的部位近似于橡胶材质，针头吸完液体后落在针座上，枕头外围与针座上的胶垫结合的很紧密，这样在方法运行的时候，即使系统内部承受很大的压力，仍然能够保证流动相不会由结合的部位渗漏。但是针座也是有寿命的，针头一次次的扎下去又提起来，对针座肯定会产生磨损，另外，空气中的灰尘落在针座上，会加剧针座的磨损。针座磨损严重时胶垫不能与针头实现很好的密封，系统压力高的时候这个部位就要漏液了。一般针座的使用寿命与使用时间的长短和使用次数都有很大的关系，我觉得也很难说就要定期更换，使用者最好还是结合自己仪器的使用频率和时间来做参考，发现针座漏液时及时更换就好。
针头使用时间长了也会有磨损，针头的磨损不如针座那么明显，毕竟针头是金属材质，而针座是类似于橡胶材质，但是针头在使用过程中会因为这样那样的原因扎上硬质瓶盖或扎偏，导致针头的位置不是非常正，这样的针头在长时间的使用过程中会与针座侧壁发生摩擦，加剧针座的磨损，位置偏离严重的针头还有可能直接扎到针座的硬质金属上，导致针头尖口破损或出现毛刺，这样的自动进样器在使用时发现针座漏液，但是更换新的针座用不了几天还会再被针头扎坏，发现针座的非正常磨损时一定要注意及时检查更换针头。
自动进样器使用时间长了以后还会有爪套磨损的问题，爪套磨损以后导致进样小瓶抓不牢或者抓到半途小瓶掉落。爪套磨损一方面是时间长了橡胶老化和正常使用磨损的原因，另一方面与使用了规格大小不正确的小瓶有关系，我们有一段时间使用岛津色谱自带的小瓶，发现爪套磨损的比较厉害，后来就弃掉不用。
自动进样器上有一个计量泵，这个部件比较隐蔽，平时也不需要特殊的维护，很少有人会想到它的问题，其实计量泵和前边的液相泵结构类似，柱塞杆和密封垫圈都通用，只不过是只有一个柱塞杆。计量泵的磨损主要是密封垫圈的磨损，计量泵上的密封垫圈仪器默认的配置都是反相使用的黑色密封垫圈，我们都知道泵在换成正相使用时要把密封垫圈换成黄色的正相专用密封垫圈，其实计量泵这里的密封垫圈最好也要和泵一致做更换。更换这个位置的密封垫圈时要注意，与泵不同的是，使用者先要进入仪器的诊断维护界面，把计量泵内的柱塞杆收回去再拆卸计量泵，否则拆下来的时候柱塞杆处于受压缩的位置，安装的时候就麻烦了。与输液泵的柱塞杆活动频率相比，计量泵的使用频率非常的低，几乎可以低到忽略不计，但是这个密封垫圈一样会有磨损，使用三五年的仪器有时会发现这个位置漏液，但是这种问题发生的频率非常低。
六通阀转子的磨损比柱塞杆的磨损频率要高很多，问题也明显。估计很多人都拆过手动进样器的定子和转子来研究，自动进样器的转子与之相差不多，原理都一样。这个转子据说是石墨材质，使用时间长了，特别是流动相使用缓冲盐过多，流动相和样品里边机械杂质多时，转子磨损的就更快了。磨损严重的转子不能与定子起到很好的密封，这个时候就要漏液了。有时你发现使用时间较长的仪器做外标不准，同一个样品连续采很多针时相同进样量峰面积重复性很差，仔细观察针头，在针从样品瓶中提起来时针头上悬挂有液滴，这时候就要考虑更换转子了，具体更换方法就无需赘述了。
2.机械故障
这里所讲的机械故障主要是指自动进样器的机械手臂上的问题，仔细观察进样器机械手臂工作时的运动，主要包括横向和纵向的，这些运动都依靠皮带、齿轮和丝杠来完成。自动进样器机械故障主要由空气中的灰尘引起，空气中的灰尘吸附在皮带、丝杠和齿轮上，增大了摩擦，严重时直接导致预定的动作不能完成，甚至仪器开机时自动进样器自检都不能通过，出现这种问题可以把仪器关掉，用干净的不掉纤维的无纺布去擦拭丝杠、皮带和齿轮等传动装置，擦不到的地方可以用手拉动皮带，然后再擦，有经验的可以把仪器外壳拆开来擦拭。注意千万不要往丝杠上随意抹润滑油，因为润滑油本身会加重灰尘的吸附。擦完以后重启仪器试一下，很多时候问题都能解决。至于更复杂的机械臂定位不准或者无法抓取小瓶等问题，最好由专门的工程师上门来做维修了。
3.针座堵塞
针座堵塞的问题相信很多人都遇到过，有时候不小心错用了硬质塑料小瓶盖或者是瓶盖上的进样垫重复使用很多次，进样针针头扎下去的时候，会把瓶盖或瓶垫的碎屑吸到针孔里去，针头落到针座上去以后，流动相经过100ul定量环流经针座，碎屑被带到针座入口，造成针座堵塞、系统压力过高或者针座漏液。发现问题以后，进入仪器诊断界面，把针头提起来，离开针座，去掉自动进样器模块的前盖，拆掉针座连接六通阀的螺钉，用力把针座取下，将针座倒接到液相泵上，流速设置为5ml/min加压，一般的堵塞物都能立刻就给冲洗下来，如果冲不下来可以将针座放到超声仪里超声，然后再接泵冲，或者干脆延长管路，边接泵冲边超声，有一次我甚至是边用泵冲边超声边用气相手动进样针的针芯去捅那个针座入口才最终把里边的堵塞物给弄出来，然后装回去就一切OK了。

四、柱温箱和检测器
说了这么多，干脆就从上到下讲到底。柱温箱和检测器应该是出故障最少的部件，柱温箱最常见的问题就是柱前的断金属管断裂和柱前漏液，有人层发现过柱温箱堵塞，这个试着倒接管路冲洗一下就好，实在冲不开还可以用另外一半柱温箱。柱温箱比较麻烦的问题是开机检测不能通过和温度不受控制，这个就要找工程师来上门服务了。我们的一次开机检测柱温箱不能通过，发现是灰尘太多，风扇不能转动所致，另外一次开机运行都没有问题，但是发现柱温箱有问题时柱温箱已经将上边自动进样器的底壳和下边检测器的顶盖烤糊，检测器的主板被烧坏，主要原因估计也是灰尘太多太重所致。
检测器的问题很少，注意更换氘灯就好，时间长了光栅可能被光腐蚀，需要更换，比较常见的问题是波长不准需要重新校正。我们的十几台液相，不一定是旧仪器，忽然有一天开机的时候发现氘灯不能正常点亮，显示波长不能被校正之类的提示语，解决方法就是进入仪器诊断界面，给检测器做波长校正的Test，按仪器上的提示来就可以，没有什么复杂的要求。检测器上也有风扇，所以灰尘对检测器也会有很大的伤害。
另外让很多人比较棘手的问题是仪器的连接通讯出现故障。有时侯开机忽然发现在工作站电脑上找不到应有的几个模块，重新检查主机和仪器之间的网线，绝对没有任何问题，但是就是连接不上，重启仪器和电脑也不一定管用，按原来工作正常时的参数重新设定bootp service和仪器的配置编辑器也不好使，总之就是连不上，急得满头大汗也解决不了问题。其实很简单，原来的仪器配置编辑器不用动，记下原来工作正常时bootp service里设置好的参数，先将bootp service里的设置清空，保存，注意，一定要将仪器和工作站电脑重启，然后再将bootp service里的参数重新设置，保存，再重启仪器和电脑，开机，一切ok了。还有的时候其实只是有的人不小心把工作站电脑的防火墙打开了，我有好几次都是这样，发现仪器连接不上，按经验来以为是很简单的重设一遍bootp service参数就好，但是折腾半天发现是有人把电脑的防火墙给开了，白费半天力气。

五、总结
高效液相色谱仪是个比较娇贵的东西，摸不透它的脾气它就给你使小性子，动不动就给你脸色看甚至是罢工，但是如果照看好了的话，仪器也非常驯服和顺从。对于液相色谱配件的正常磨损，需要制定合理的维护维修计划，不要等仪器坏了再去补救，平时注意流动相特别是缓冲盐溶液的使用。仪器最大的威胁来自于空气中的灰尘，尤其是自动进样器，机械故障绝大多数情况都是由于空气中的灰尘引起，特别是1100更加明显，因为1100自动进样器上没有防尘罩，另外灰尘还会降低柱温箱和检测器的散热效率，甚至引起仪器各个模块电路板的损坏。出现问题的仪器要及时修理，可以先自己试着排除一下故障，很多时候仪器一些莫名其妙的故障只要重启一下就能解决，处理仪器问题，尤其是拆卸仪器时一定要做到胆大心细，问清了检查好了再动手，拆卸比较复杂零部件的时候可以边拆变画图或者边拆便录像，防止能拆不能装，做到善始善终。

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我物色的人才

帖子分析的很详细，仪器各部分的维护维修都有介绍
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不管是维护还是维修楼主都详细介绍了,厉害!

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