Erneuerung des trocken aufgestellten Elektromotors einer Abwasserpumpe

In Abwasserpumpwerken und in den Pumpenhäusern von Kläranlagen ist ein großer Teil der Pumpen in einer Trockenkammer aufgestellt. Die Pumpe steht in einem trockenen Raum, der durch eine Wand vom Nassschacht getrennt ist, in dem sich das Abwasser sammelt. Die Saugleitung führt durch die Wand, und der Antrieb arbeitet als klassischer, luftgekühlter Elektromotor über oder neben der Pumpe. Im Laufe der Jahre erreichen diese Elektromotoren wegen Lager-, Wicklungs- oder Feuchtigkeitsschäden den Zeitpunkt des Austauschs. In diesem Beitrag erläutern wir, welche Angaben beim Erneuern des Elektromotors einer trocken aufgestellten Abwasserpumpe zu sammeln sind, welche Risikopunkte nicht übersehen werden dürfen und wo ein Standard-Elektromotor ausreicht – und wo nicht.

Was ist eine Trockenaufstellung und wo befindet sich der Elektromotor?

Der Grundgedanke der Trockenaufstellung besteht darin, den Elektromotor an einem Ort zu halten, an dem er nie mit Abwasser in Berührung kommt. Im Nassschacht befinden sich nur das Wasser und die Ansaugöffnung; Pumpe und Antrieb stehen im Trockenraum. Dadurch ist der Elektromotor für die Wartung leicht zugänglich, Wicklung und Lager kommen nicht mit Abwasser in Kontakt, und die Kühlung erfolgt über den Eigenlüfter mit Umgebungsluft. Genau um diese Anordnung geht es in diesem Beitrag: einen Drehstrom-Asynchronmotor, der an der Oberfläche oder im Trockenraum steht und über die Rippen seines Gehäuses luftgekühlt wird.

Tauchmotorpumpen, die in den Nassschacht abgesenkt werden und unter Wasser arbeiten, sind dagegen völlig anders aufgebaut. Ihr Antrieb ist dicht konstruiert, damit er untergetaucht arbeiten kann. Ein Elektromotor mit Standardgehäuse und Schutzart IP55 ersetzt eine solche Pumpe nicht und darf nicht unter Wasser betrieben werden. Soll in einem Pumpwerk eine Tauchmotorpumpe ausgebaut und durch eine Trockenaufstellung ersetzt werden, ist das kein Antriebstausch, sondern ein Pumpen- und Installationsprojekt.

Horizontale und vertikale Trockenaufstellung

• Horizontale Anordnung: Pumpe und Elektromotor stehen nebeneinander auf einem gemeinsamen Grundrahmen und sind über eine Kupplung verbunden. Der Elektromotor wird in Fußausführung B3 befestigt. Beim Austausch sind Achshöhe, Fußlochabstand und Kupplungsausrichtung entscheidend.
• Vertikale Anordnung: Die Pumpe steht am Boden des Trockenraums, der Elektromotor darüber auf einem Tragbock oder einer Laterne; die Welle zeigt nach unten. In manchen Pumpwerken steht der Antrieb wegen Überflutungsgefahr ein Stockwerk höher und ist über eine Zwischenwelle mit der Pumpe verbunden. Bei dieser Anordnung gewinnen Flanschmaß, Wellenende und die auf die Motorlager wirkende Axiallast an Bedeutung.

Allgemeine Hinweise zur vertikalen Montage haben wir in unserem Beitrag zur vertikalen Montage mit Welle nach unten gesondert behandelt. Bei Anordnungen mit Zwischenwelle können das Gewicht der Welle und der hydraulische Schub der Pumpe auf das Motorlager wirken; der Wert dieser Last ist beim Pumpenhersteller zu erfragen und bei der Bestellung anzugeben.

Angaben, die vor dem Austausch an der bestehenden Anlage zu sammeln sind

Bei Abwasserpumpen sind Leistung und Drehzahl von vornherein durch das Laufrad der Pumpe und die Förderhöhe des Pumpwerks festgelegt. Die Leistung des neuen Elektromotors wird deshalb anhand der Angaben des Pumpenherstellers und des Typenschilds des ausgebauten Antriebs gewählt; eine pauschale Leistung allein nach Maschinentyp zu empfehlen, ist nicht richtig. Notieren Sie vor Ort:

• Leistung, Drehzahl, Spannung, Strom und IEC-Baugröße vom Typenschild des alten Elektromotors
• Drehzahl und Modellangaben vom Typenschild der Pumpe
• Bauform: horizontal mit Füßen, vertikal mit Flansch oder eine Anordnung mit Fuß und Flansch zugleich
• Kupplungstyp, Wellendurchmesser und Passfedermaß (zum Abgleich mit der technischen Zeichnung)
• Anlaufverfahren: direkt, Stern-Dreieck, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter
• Zustand des Pumpenraums: Feuchtigkeit, Kondensation, Belüftung, frühere Überflutungen

Abwasserpumpen arbeiten meist mit 4- oder 6-poligen Elektromotoren; Laufräder mit großem Kanalquerschnitt, die grobe Feststoffe ohne Verstopfung durchlassen, verhalten sich bei niedriger Drehzahl günstiger. Die Entscheidung trifft jedoch die Pumpe, nicht Sie: An eine Pumpe mit etwa 1450 U/min auf dem Typenschild gehört ein 4-poliger, an eine Pumpe mit etwa 970 U/min ein 6-poliger Elektromotor.

Einflüsse der Abwasserumgebung auf den Elektromotor

Auch wenn sie Trockenraum heißen, sind die Pumpenräume von Abwasserpumpwerken nicht immer trocken. Bei Auswahl und Aufstellung des Elektromotors sind folgende Einflüsse zu berücksichtigen.

• Feuchtigkeit und Kondensation: In unterirdischen Räumen können Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht sowie das Abkühlen des Gehäuses bei stehender Pumpe zu Kondensation im Inneren des Elektromotors führen. Bei Reservepumpen mit langen Stillstandszeiten ist dieses Risiko höher. Stillstandsheizung und Wicklungstemperaturfühler (PTC oder PT100) sind Optionen, die bei der Bestellung gewählt werden können.
• Korrosive Gase: Aus dem Abwasser austretender Schwefelwasserstoff und feuchte Luft greifen mit der Zeit lackierte Oberflächen, Klemmenkasten und Kabelanschlüsse an. Die Belüftung des Raums ist für die Lebensdauer des Elektromotors mindestens so wichtig wie seine Auswahl.
• Überflutung: Eine undichte Pumpendichtung, ein Rohrbruch oder starker Regen können den Trockenraum unter Wasser setzen. Die Schutzart IP55 schützt gegen Staub und Spritzwasser; gegen Überflutung ist der Elektromotor nicht geschützt. In kritischen Pumpwerken empfiehlt es sich, den Antrieb erhöht aufzustellen und im Raum einen Niveauschalter sowie eine Drainagepumpe vorzusehen.
• Verstopfung und blockierter Rotor: Tücher, Seile und faserige Abfälle können das Laufrad blockieren. Bei blockierter Pumpe nimmt der Elektromotor einen sehr hohen Strom auf; ein richtig eingestellter Motorschutzschalter oder die Strombegrenzung im Umrichter schützt die Wicklung. Zu den Schutzeinrichtungen können Sie unseren Beitrag zur Auswahl von Thermorelais und Sicherung lesen.

Explosionsgefährdete Bereiche: die Grenze des Standard-Elektromotors

In Abwasserpumpwerken können sich durch biologische Zersetzung Methan und ähnliche brennbare Gase ansammeln. Deshalb werden in manchen Anlagen der Nassschacht und die zu ihm offenen Bereiche in der Gefährdungsbeurteilung des Betreibers als explosionsgefährdeter Bereich eingestuft. Ein Elektromotor, der in einem solchen Bereich arbeitet, muss in einer der Einstufung entsprechenden explosionsgeschützten (Ex-)Ausführung vorliegen; das ist keine Frage einer gewöhnlichen Schutzart.

Die hier beschriebene Drehstrom-Standardbaureihe ist eine Allzweckbaureihe mit Schutzart IP55 und Isolationsklasse F und wird nicht als Baureihe für explosionsgefährdete Bereiche angeboten. Ob der Raum, in dem der Elektromotor aufgestellt wird, als explosionsgefährdeter Bereich gilt, erfahren Sie aus dem Explosionsschutzdokument der Anlage; geben Sie dies bei der Bestellung unbedingt an. Handelt es sich um einen eingestuften Bereich, ist die Standardbaureihe unter Umständen nicht geeignet; der Antrieb wird dann gesondert als Sonderprodukt für diesen Bereich bewertet. In Anlagen, in denen der Trockenraum vollständig vom Nassschacht getrennt und von der Einstufung ausgenommen ist, kann ein Standard-Elektromotor unter normalen Bedingungen eingesetzt werden.

Beispielmodelle und Einsatzbereiche

Die folgenden Modelle mit Graugussgehäuse sind Beispiele für Leistungen und Drehzahlen, die bei trocken aufgestellten Abwasserpumpen häufig vorkommen. Alle haben Schutzart IP55, Isolationsklasse F und eine Versorgung mit 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz; am 400-V-Netz werden sie im Dreieck geschaltet. Das Graugussgehäuse ist in feuchten und korrosiven Räumen eine mechanisch robuste Wahl.

• 132M2-6: 5,5 kW (7,5 PS), 6-polig, 968 U/min, IEC 132M, 12,0 A bei 400 V, Nenndrehmoment 54,3 Nm. Für kleine Hebepumpen mit niedriger Drehzahl und großem Kanalquerschnitt.
• 132M-4: 7,5 kW (10 PS), 4-polig, 1460 U/min, IEC 132M, 14,3 A bei 400 V, Nenndrehmoment 49,1 Nm.
• 160L-4: 15 kW (20 PS), 4-polig, 1465 U/min, IEC 160L, 27,3 A bei 400 V, Nenndrehmoment 97,8 Nm.
• 180L-4: 22 kW (30 PS), 4-polig, 1470 U/min, IEC 180L, 39,7 A bei 400 V, Nenndrehmoment 142,9 Nm.

Die Bauformen werden je nach Baugröße angeboten, das Flanschmaß wird bei der Bestellung bestätigt; die Optionen sind in der Frage zu den Bauformen aufgeführt. Wellen-, Flansch- und Fußmaße können Sie im technischen Produktkatalog 2026 vergleichen. Einen allgemeinen Überblick über Pumpenanwendungen bietet die Seite Elektromotoren für Pumpen.

Hypothetisches Beispiel: Austausch des Elektromotors an einer horizontalen Trockenkammerpumpe

Der Fall in diesem Abschnitt ist kein realer Anlagenbericht, sondern ein konstruiertes Beispiel zur Veranschaulichung des Ablaufs. Angenommen, in einem kommunalen Hebewerk wurde der Antrieb der horizontalen Pumpe im Trockenraum nach Lagergeräuschen ausgebaut. Auf dem Typenschild stehen 15 kW, 1465 U/min, Baugröße 160L, 400/690 V; das Typenschild der Pumpe zeigt 1450 U/min. Laut Explosionsschutzdokument der Anlage ist der Raum nicht eingestuft. In diesem Fall ist das Modell 160L-4 der Kandidat. Fußlochabstand und Wellendurchmesser werden mit der technischen Zeichnung verglichen, die Kupplung wird neu ausgerichtet. Da im Raum in den Wintermonaten Kondensation auftritt, wird bei der Bestellung zusätzlich eine Stillstandsheizung angefordert. Hätte das Dokument den Raum als explosionsgefährdeten Bereich ausgewiesen, wäre das Standardmodell selbst bei gleicher Leistung und Drehzahl nicht in Frage gekommen, und der Fall wäre gesondert besprochen worden.

Hinweise zu Inbetriebnahme und Betrieb

• Prüfen Sie vor dem ersten Einschalten die Drehrichtung anhand des Pfeils am Pumpengehäuse; eine falsch drehende Abwasserpumpe liefert zu wenig Druck und führt zu Fehldiagnosen.
• Messen Sie bei lange gelagerten Reservemotoren den Isolationswiderstand der Wicklung; ein Elektromotor, der in einem feuchten Raum gestanden hat, muss vor der Inbetriebnahme unter Umständen getrocknet werden.
• Für den Betrieb mit Frequenzumrichter ist die allgemeine Regel in der Frage zum Umrichterbetrieb beschrieben; geben Sie längeren Betrieb bei niedriger Drehzahl und lange Kabel bei der Bestellung an.
• Setzen Sie die Dichtung des Klemmenkastendeckels und die Kabelverschraubungen fest ein; ein offener Klemmenkasten wird in korrosiver Luft zur schwächsten Stelle des Elektromotors.

Was Sie uns bei der Bestellung mitteilen sollten

Damit wir den richtigen Elektromotor für Ihre trocken aufgestellte Abwasserpumpe bestimmen können, senden Sie uns bitte folgende Angaben zusammen:

• Foto des Typenschilds des ausgebauten Elektromotors (Leistung, Drehzahl, Spannung, Baugröße)
• Typenschilddaten und Drehzahl der Pumpe
• Bauform: horizontal mit Füßen, vertikal mit Flansch oder mit Zwischenwelle; bei vertikaler Aufstellung Angaben zur Axiallast
• Netzspannung und Anlaufverfahren
• Umgebungsbedingungen im Pumpenraum: Feuchtigkeit, Kondensation, Belüftung und Ex-Zoneneinstufung des Bereichs

Standardmodelle und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Wenn Ihnen das Typenschild des alten Elektromotors vorliegt, senden Sie uns ein Foto des Typenschilds; wir prüfen die Eignung zusammen mit den Umgebungsangaben. Bei weiteren Fragen erreichen Sie uns über die Kontaktseite.