A causa foi encontrada e determinada como: outro desenvolvedor inadvertidamente adicionou um segundo instalador de serviços com o mesmo nome de serviço exato no projeto. (Ele não testou essa alteração, é claro.) O resultado líquido da tentativa de instalar dois serviços com o mesmo nome exato não se refletiu em nenhum dos logs de instalação ou do Windows nem no prompt de comando quando o serviço foi instalado por meio do comando linha.
Para fazer esse diagnóstico, eu entrei no código-fonte e alterei o nome do serviço. Quando reconstruído e instalado, dois serviços foram adicionados à lista Serviços.