您购买仪器3年内返厂维修2次，可依据《消费者权益保护法》和《产品质量法》通过协商、投诉、诉讼等途径维权，具体如下：

1. 核查“三包”条款
   首先需确认仪器是否在“三包”有效期内（通常为1年，部分产品可能延长）。根据《部分商品修理更换退货责任规定》，若产品在“三包”期内修理2次仍不能正常使用，您有权要求换货或退货。若已过“三包”期，但维修记录显示产品存在根本性质量问题（如同一故障反复出现），仍可主张权利。

2. 固定证据链
   维权的关键是证据，需收集：

   • 购买合同、发票（证明购买时间、价格）；
     
   • 维修记录（包括维修单、沟通记录、故障照片/视频），需体现同一故障反复出现；
     
   • 检测报告（如有第三方机构出具的产品质量鉴定，证明产品存在缺陷）。
     

3. 协商解决
   直接联系商家或厂家，明确提出诉求（如退货、换货、赔偿维修费用），并引用《消费者权益保护法》第24条（“三包”期内修理2次仍不能正常使用的，应免费换货或退货）或《产品质量法》第40条（产品存在缺陷造成损害的，生产者应赔偿）。若对方拒绝，可要求出具书面拒绝理由，作为后续投诉或诉讼的证据。

4. 投诉与举报
   若协商无果，可向以下部门投诉：

   • 消费者协会（12315）：调解纠纷，督促商家履行义务；
     
   • 市场监管部门：举报商家涉嫌虚假宣传、销售不合格产品等违法行为；
     
   • 行业主管部门（如仪器涉及特种设备，可向质监部门投诉）。
     

5. 诉讼或仲裁
   若投诉未果，可向法院起诉或依据合同约定申请仲裁，主张：

   • 解除合同、退货退款；
     
   • 赔偿维修费用、交通费等直接损失；
     
   • 若产品缺陷导致人身或财产损害，可要求惩罚性赔偿（如《消费者权益保护法》第55条的“退一赔三”）。
     

提示：若仪器为生产设备，因故障导致停产损失，可一并主张赔偿，但需证明损失与仪器质量问题的因果关系。建议优先通过协商和投诉解决，成本较低；若金额较大或证据充分，可直接起诉。如有具体合同或维修记录，可进一步分析维权策略。