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Eine Druckerhöhungsanlage ist eine Kombination aus Pumpe und Behälter, die den Druck im Wassernetz eines Gebäudes oder Betriebs in einem festen Bereich hält. Wird ein Hahn geöffnet, fällt der Druck, und der Druckschalter startet die Pumpe; erreicht der Druck den oberen Wert, schaltet sie ab. Dieses einfache Prinzip kann den Elektromotor über den Tag zu Dutzenden, ja Hunderten von Anläufen zwingen. Brennt der Elektromotor einer Druckerhöhungspumpe durch oder muss er erneuert werden, stehen zwei Fragen im Vordergrund: Arbeitet der Elektromotor in einer Anordnung, die diese häufigen Anläufe verträgt? Und passt der neue Elektromotor mit seinem Flansch exakt an das Pumpengehäuse? Dieser Beitrag behandelt beide Themen mit praxistauglichen Schritten.
Zuerst den Pumpentyp bestimmen: Standard-Elektromotor oder Sonderwelle?
Die Pumpen in Druckerhöhungsanlagen lassen sich nach der Art ihrer Verbindung mit dem Elektromotor in verschiedene Gruppen einteilen. Diese Unterscheidung entscheidet unmittelbar darüber, ob ein Austausch gegen einen Standard-Elektromotor möglich ist.
- Pumpen mit Standard-Flanschmotor: Die Pumpe hat eine eigene Lagerung und Welle, oder der Elektromotor wird mit genormtem IEC-Flansch und Wellenende an die Pumpenlaterne angebaut. Ein Großteil der vertikalen mehrstufigen Pumpen und die gekuppelten horizontalen Pumpen gehören zu dieser Gruppe. Hier kann ein Standard-Drehstrom-Elektromotor verwendet werden, sobald Flansch und Welle als passend bestätigt sind.
- Blockpumpen: Das Laufrad sitzt direkt auf der Welle des Elektromotors, und die Stopfbuchse oder Gleitringdichtung läuft auf dieser Welle. Bei einem Teil dieser Pumpen hat die Motorwelle eine vom Pumpenhersteller festgelegte Sonderlänge, einen Sonderdurchmesser oder ein besonderes Gewinde. Ein solcher Elektromotor ist nicht mit einem Standard-Elektromotor gleichzusetzen; eine Sonderwelle ist nötig, und für den Austausch ist eine gesonderte Anfrage mit Typenschild und Pumpendaten erforderlich.
Am einfachsten erkennen Sie die Gruppe, indem Sie sich vor dem Ausbau die Verbindung zwischen Pumpe und Elektromotor ansehen. Sind dazwischen Laterne und Kupplung sichtbar, ist ein Austausch gegen einen Standard-Elektromotor sehr wahrscheinlich möglich. Ist das Pumpengehäuse direkt am vorderen Lagerschild des Elektromotors befestigt und fehlt eine Kupplung, handelt es sich um eine Blockbauweise.
Wie belasten häufige Anläufe den Elektromotor?
Ein Asynchronmotor nimmt beim Direktanlauf ein Mehrfaches seines Bemessungsstroms auf. Auch wenn dieser Strom nur sehr kurz fließt, erzeugt er Wärme in der Wicklung. Läuft der Elektromotor zwischen zwei Anläufen nicht lange genug oder steht er nicht lange genug still, um diese Wärme abzugeben, steigt seine Temperatur mit jedem Zyklus etwas an. Bei Druckerhöhungsanlagen schreitet diese Erwärmung oft unbemerkt voran, bis schließlich die Wicklungsisolation altert.
Häufige Anläufe wirken sich auch mechanisch aus. Bei jedem Anlauf erhalten Kupplung, Welle und Lager einen plötzlichen Drehmomentstoß; auch die Kontakte des Druckschalters und das Schütz verschleißen jedes Mal. Das Problem des Elektromotors einer Druckerhöhungsanlage liegt daher oft nicht im Elektromotor selbst, sondern darin, wie oft das System ihn startet.
Häufige Gründe für zu viele Anläufe
- Gesunkener Vordruck im Behälter: Beim Membranbehälter nimmt der Druck auf der Luftseite mit der Zeit ab. Der Behälter kann kein Wasser mehr speichern, und die Pumpe startet bei jeder kleinen Entnahme.
- Gerissene Membran: Der Behälter füllt sich vollständig mit Wasser, die Pufferwirkung entfällt; die Pumpe schaltet in sehr kurzen Abständen ein und aus.
- Zu enge Schaltdifferenz am Druckschalter: Liegen unterer und oberer Druckwert zu nah beieinander, arbeitet die Pumpe in kurzen Takten.
- Leckagen im System: Ein ständig undichter Spülkasten oder ein tropfendes Ventil führt dazu, dass die Pumpe selbst nachts in regelmäßigen Abständen anläuft.
- Defektes Rückschlagventil: Beim Abschalten der Pumpe fließt Wasser zurück, der Druck fällt schnell, und die Pumpe läuft erneut an.
Wer diese Punkte vor dem Einbau des neuen Elektromotors prüft, verhindert, dass derselbe Schaden bald wieder auftritt. Ist der Elektromotor durchgebrannt und sind Vordruck oder Membran fehlerhaft, trifft auch der neue Elektromotor auf ähnliche Bedingungen.
Welche Maßnahmen kommen bei häufigen Anläufen infrage?
Am wirksamsten lässt sich das Problem häufiger Anläufe lösen, indem die Zahl der Anläufe auf der Systemseite verringert wird. Auf der Seite des Elektromotors werden folgende Ansätze geprüft:
- Behältervolumen und Vordruck: Ein korrekt auf den unteren Schaltwert des Druckschalters eingestellter Vordruck und bei Bedarf ein größeres Behältervolumen senken die Zahl der Anläufe direkt.
- Einstellung der Schaltdifferenz: Ein vernünftiger Abstand zwischen unterem und oberem Druck sorgt dafür, dass die Pumpe pro Zyklus länger läuft.
- Konstantdruckregelung mit Frequenzumrichter: Statt die Pumpe ein- und auszuschalten, passt der Umrichter ihre Drehzahl an den Verbrauch an; Anlaufstoß und Zahl der Anläufe sinken deutlich. Unsere Drehstrom-Baureihen eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter; bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter nötig sein, bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft; diese Bedingungen sind bei der Bestellung anzugeben. Details finden Sie in der Frage zum Einsatz mit Frequenzumrichter.
- Richtiger Motorschutz: Das Motorschutzrelais ist auf den Bemessungsstrom laut Typenschild einzustellen. Ein höher eingestelltes Relais schützt den Elektromotor bei häufigen Anläufen nicht.
Geben Sie bei einem System mit vielen Anläufen pro Stunde die aktuelle und die geplante Betriebsweise in der Bestellung klar an; die Eignung des Elektromotors für diese Bedingungen wird gemeinsam geprüft.
