此后陳部數(shù)次與西北軍作戰(zhàn)，互有勝負(fù)。當(dāng)時(shí)，西北軍里的甘籍官兵也有不愿隨西北軍出關(guān)的，楊抱誠、郭鎮(zhèn)海等部遂倒戈，使陳部實(shí)力大增。后在西北軍馬鴻賓、馮治安等師的四面圍剿下，陳圭章暫時(shí)低頭接受西北軍改編，易番號為“國民軍第4路軍暫編第1旅”（旅長陳圭璋）駐西峰鎮(zhèn)。
1930年中原大戰(zhàn)開始，西北軍各部陸續(xù)東調(diào)，甘肅局面混亂，地方武裝四起。陳圭章于當(dāng)年應(yīng)隴東綏靖司令楊承基之請，4月開駐隴東重鎮(zhèn)平?jīng)?。對隸屬西北軍的楊承基來說，讓以反西北軍起家的陳圭章部來幫助他消滅地方土匪，無異于前門驅(qū)狼，后門引虎。果然不久，陳圭章便借故殺掉了楊承基，與西北軍撤底決裂。陳圭章坐鎮(zhèn)平?jīng)龊?，收繳了楊承基部所有武器，實(shí)力大增，將原來四個(gè)團(tuán)整編為五個(gè)旅另兩個(gè)騎兵團(tuán)，還建立了軍事制度，重視起軍事訓(xùn)練，官兵一律換發(fā)灰布軍裝，按月領(lǐng)取糧餉，烏合之眾搖身一變成為正規(guī)軍。從這年5月開始，陳圭章又開始著手消滅了靜寧土匪吳發(fā)榮部，又從固原軍閥黃得貴手里奪取隆德、浪莊，至此隴東十七縣政權(quán)均被該部占有。其間黃得貴因不滿地盤被陳部所占，乘陳部第3旅西進(jìn)蘭州（陳有雄心準(zhǔn)備消滅馮部留在蘭州的雷中田旅）之際，派部圍攻平?jīng)龀?。平?jīng)鍪剀娫陉惞缯掠H自督戰(zhàn)下，拼死力戰(zhàn)。同進(jìn)，西進(jìn)之楊抱誠旅也回頭夾擊，大敗黃部于平?jīng)龀窍拢S部大將李富清傷于平?jīng)霎Y城中，陳圭章親斬其頭顱得勝回營。
1931年，陳部被國民政府軍政部授予陸軍新編13師番號。順插一段，就在這期間，陳圭章部科長李清馥曾介紹劉志丹到平?jīng)雠c陳取得聯(lián)系，陳給劉志丹以十一旅旅長名義，支持劉志丹回陜北活動(dòng)。劉到陜北后，陳還接濟(jì)槍彈服裝之類。有一次把接濟(jì)物資運(yùn)到慶陽準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向陜北，被陳部旅長蔣云臺所扣留。隨后陜軍孫蔚如兵發(fā)蘭州，陳劉聯(lián)系斷絕。
這年夏，蘭州終于發(fā)生了“雷馬事變”（馮玉祥西北軍留在甘肅的最后一支重要力量雷中田旅發(fā)動(dòng)事變，扣留了國民政府委派的甘肅省主席馬鴻賓），至冬，楊虎城部孫蔚如第17師奉中央令入甘平亂，陳圭璋親自率領(lǐng)所屬第3旅又兩個(gè)騎兵團(tuán)前往協(xié)助，雷中田部很快瓦解。陳圭璋同孫蔚如同住蘭州。由于利害關(guān)系使孫陳之間發(fā)生了矛盾，陳圭章此時(shí)的確已經(jīng)有了“甘人治甘”的想法，不想再讓陜西軍人把持甘肅政局，更何況，隴東地區(qū)已經(jīng)牢牢掌握在陳圭璋的手里，孫蔚如部十七師與陜西的交通斷絕，財(cái)政補(bǔ)充困難，孫陳兩人表面和睦，內(nèi)心已成水火之勢。
當(dāng)時(shí)的情況，孫蔚如部楊子恒旅長任蘭州警備司令，部隊(duì)住扎于蘭州城中。而陳部孫志遠(yuǎn)旅住扎于蘭州城外東教場（今拱星敦）一代。孫蔚如決定先下手為強(qiáng)，立即解決陳圭章部。1932年正月十五日夜，楊子恒派特務(wù)營長杜耀宗率領(lǐng)士兵以抓逃兵為名，沖進(jìn)陳住的佛照樓旅館，將陳逮捕，于當(dāng)晚活埋于省政府西花園。由于當(dāng)時(shí)正是春節(jié)，隨陳同住蘭州的嫡系第3旅旅長孫志遠(yuǎn)回家過年，兩個(gè)騎兵團(tuán)的主官劉慶祥、惠彥清也進(jìn)城玩樂，部隊(duì)在毫無戒備的情況下被繳械。
事出突然，消息封鎖的又非常嚴(yán)密，住平?jīng)龅男?3師師部還不知道事情的發(fā)生。陳圭章的頭號大將汪飛西等于正月16為該部旅長郭鎮(zhèn)海舉行婚禮，大吃大喝，平?jīng)龀欠绖?wù)松弛。孫蔚如一面派楊子恒引軍東進(jìn)平?jīng)?，一面電令留駐平?jīng)龅臈钭雍阋粓F(tuán)人馬開始突然襲擊。當(dāng)時(shí)陳部留守的2、7旅等部被陜軍打蒙了，雖然人數(shù)占優(yōu)，卻大部被殲，平?jīng)鲋饕值蓝紴殛冘娬紦?jù)，各門武裝都被繳械，汪飛西、郭鎮(zhèn)海、李彥和等跳墻而逃，平?jīng)龀请S被陜軍所占。
事變發(fā)生以后，陳圭章13師余部4000多人撤到慶陽，但群龍無首，后楊子恒派人收編，部隊(duì)頃刻間瓦解。隴東王陳圭章風(fēng)云叱咤一時(shí)，卻落得來去匆匆，上演了一幕令人扼腕嘆息的活劇。
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